WO2024111318A1 - 矩形基板の反転装置、それを備えた基板搬送システム、矩形基板のアライメント装置、搬送システム及びアライメント方法 - Google Patents

矩形基板の反転装置、それを備えた基板搬送システム、矩形基板のアライメント装置、搬送システム及びアライメント方法 Download PDF

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WO2024111318A1
WO2024111318A1 PCT/JP2023/038258 JP2023038258W WO2024111318A1 WO 2024111318 A1 WO2024111318 A1 WO 2024111318A1 JP 2023038258 W JP2023038258 W JP 2023038258W WO 2024111318 A1 WO2024111318 A1 WO 2024111318A1
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WO
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substrate
rectangular substrate
rectangular
stage
alignment
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PCT/JP2023/038258
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知昭 上田
成樹 佐々木
Original Assignee
シンフォニアテクノロジー株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/06—Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment

Definitions

  • the present invention relates to a rectangular substrate inversion device that enables stable inversion regardless of differences in thickness of the rectangular substrate, and a substrate transport system equipped with the same, as well as an alignment device, transport system, and alignment method for rectangular substrates that simplify the configuration and process for aligning rectangular substrates.
  • Patent Document 1 discloses an exposure device equipped with a stage and an inverter to expose the front and back surfaces without increasing the footprint.
  • the following method is generally used to hold this type of rectangular substrate when it is inverted. i) Clamp the rectangular board in the width direction ii) The substrate surface is contacted and adsorbed with a vacuum pad. iii) The substrate surface is non-contact-adsorbed only by a non-contact suction device using Bernoulli's theorem, etc.
  • Patent Document 2 after the substrate S is moved to a robot transfer position on the robot handling stage 265, the outer shape of the substrate S is measured by the first sensors 61D, 61E to determine whether the outer shape is within a reference range, and if it is not within the predetermined range, the position of the substrate S is adjusted on the stage 265 (see Figures 15 and 14).
  • an aligner may be provided near the side of the substrate stored in the container.
  • the aligner is provided with a first position sensor 52 that detects the position of the side edge of the substrate
  • the robot 3 is provided with a second position sensor 35 in the robot hand section 33 that detects the position of the front edge of the glass substrate.
  • These sensors 52, 35 detect the tilt and misalignment of the substrate W.
  • the angle of the robot hand 33 of the robot 3 is then set by the control device in accordance with the tilt of the substrate W (see FIG. 17), and the extension position (position in the X-axis direction) of the robot hand 33 is set by the second position sensor 35, and in this state the robot hand 33 moves to pick up the substrate W, and it is configured to be transported to the next process in the correct position.
  • Patent Publication No. 2017-67887 Patent Publication No. 2021-109984 JP2001-144165
  • the first problem is that each method is selected based on the size, thickness, and weight of the rectangular board, so it cannot be used when multiple types of rectangular boards are mixed due to differences in wiring patterns, mounted components, etc.
  • the present invention was made with an eye on these issues, and its primary objective is to realize a substrate inversion device and a substrate transport system equipped with the same that enable stable inversion operations regardless of differences in thickness of rectangular substrates.
  • the device in Patent Document 3 requires a sensor 35 to be provided on the robot hand as a separate device, and the angle of the robot hand/end effector needs to be variable as shown in FIG. 17, so a dedicated robot needs to be developed and adopted, which increases costs and increases the size of the device.
  • the present invention has been made with a focus on these problems, and its second objective is to realize an alignment device, transport system, and alignment method that can address the problem of a rectangular substrate not being able to be transported to a specified position due to misalignment that occurs during transport of the rectangular substrate, on the aligner side without relying on the configuration of the robot, and that can also eliminate interference between the aligner and the rectangular substrate.
  • the present invention provides the following first aspect of the means.
  • the substrate inversion device of the present invention is equipped with a hand that grips and inverts a rectangular substrate, and is characterized in that the hand is provided with a non-contact suction section that holds the surface of the rectangular substrate without contact, and a regulating section that regulates positional deviation in the direction in which the two sides of the rectangular substrate face each other and in the thickness direction.
  • the rectangular substrate is basically held by non-contact suction, making it suitable for rectangular substrates that dislike contact, and it can hold the rectangular substrate without being affected by the size, thickness, or weight of the rectangular substrate, and without generating localized stress.
  • non-contact suction can cause the rectangular substrate to slide in the planar direction, but by restricting the two opposing sides, it is possible to prevent sliding not only when inverted, but also when the substrate is supported.
  • the thickness direction with the regulating section it is possible to suppress vibrations when inverted, and it is also possible to prevent load from being placed solely on the non-contact suction section, even with a heavy rectangular substrate.
  • the non-contact suction section is configured to non-contactly suction the rectangular substrate through multiple suction pads arranged vertically and horizontally on the hand, the rectangular substrate can be stably supported in a distributed manner.
  • the restricting portion can additionally support the rectangular substrate only when the rectangular substrate is displaced or bent, and the restricting portion does not forcibly bend the rectangular substrate, and the restricting portion does not interfere with the formation of the suction gap required for the non-contact suction portion.
  • the regulating portions are provided at intermittent positions along the sides of the rectangular substrate, when the rectangular substrate is placed on the support protrusions on the stage, interference between the support protrusions and the regulating portions can be avoided by providing the regulating portions to avoid the support protrusions.
  • the hand is further provided with a contact support section that contacts and supports the rectangular substrate at a portion where contact is permitted. If this contact support section is set so as not to impair the necessary gap between the rectangular substrate and the non-contact suction section in the non-contact suction section, the support force for the rectangular substrate can be effectively increased.
  • the present invention provides the following second form of means.
  • the rectangular substrate alignment device of the present invention comprises an aligner with a movable stage, a misalignment detection means for detecting misalignment of the rectangular substrate transported above the stage before it is lowered, and a control means for moving the stage from the alignment start position to a receiving position where the relative displacement with the rectangular substrate is eliminated if the misalignment of the rectangular substrate is outside a predetermined range, and the control means returns the stage that has received the rectangular substrate to the alignment start position.
  • the positional deviation detection means preferably further detects the positional deviation of the rectangular substrate that has returned to the alignment start position, and the control means preferably further moves the stage to correct the position of the rectangular substrate if the positional deviation of the rectangular substrate that has returned to the alignment start position is outside a predetermined range.
  • a transport system for rectangular substrates is configured including the above alignment device and the robot, a separate aligner mechanism is not required, and the size, cost, and tact time of the transport system can be reduced.
  • the alignment method for a rectangular substrate corrects misalignment of a rectangular substrate transported by a robot, and is characterized by carrying out the following steps: a transport step of transporting the rectangular substrate held by the robot above an aligner; a detection step of detecting, on the aligner side, the misalignment of the rectangular substrate transported above the aligner; a correction step of moving the stage of the aligner from the alignment start position to a receiving position where the misalignment detected in the detection step is eliminated; a placement step of placing the rectangular substrate held by the robot on the stage that has been moved to the receiving position; and a return step of returning the stage with the rectangular substrate placed thereon to the alignment start position.
  • stable inversion operation can be performed regardless of differences in thickness of the rectangular substrate, and the generation of particles can also be suppressed.
  • an alignment device a transport system, and an alignment method that can address the problem of a rectangular substrate not being able to be transported to a specified position due to misalignment that occurs during transport of the rectangular substrate on the aligner side without relying on the configuration of the robot, and that can also eliminate interference between the aligner and the rectangular substrate.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a substrate transport system to which a substrate reversing device according to a first embodiment of the present invention is applied;
  • FIG. 4A and 4B are diagrams showing a non-contact suction portion and a regulating portion provided on a hand of the substrate inverting device.
  • FIG. FIG. 13 is a plan view showing a schematic relationship between the hand and the rectangular substrate when inversion is performed.
  • 13A and 13B are diagrams showing how a rectangular substrate, for which bending need not be taken into consideration, is inverted.
  • 13A and 13B are diagrams showing a state in which a rectangular substrate, the bending of which needs to be taken into consideration, is inverted.
  • FIG. 13 is a diagram showing a modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing a transport system for a rectangular substrate including an alignment apparatus according to an embodiment of a second embodiment of the present invention.
  • FIG. FIG. 2 is a diagram showing how a rectangular substrate is transferred between a robot and an aligner that constitute the transfer system.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the rectangular substrate and the robot hand.
  • 3A to 3C are diagrams showing the alignment principle of the present embodiment.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of a driving device used in the aligner of the embodiment.
  • 11 is a flowchart showing a part of a procedure for transferring a rectangular substrate from a robot 1 to a robot 2 via an aligner 31.
  • FIG. 13 is a flowchart showing another part of the procedure for transferring the rectangular substrate from the robot 1 to the robot 2 via the aligner 31.
  • FIG. 16 is a state transition diagram of the robot 1 and the aligner 31 corresponding to FIG. 15 .
  • FIG. 17 is a state transition diagram of the robot 2 and the aligner 31 corresponding to FIG. 16 .
  • FIG. 11 is a diagram showing a modification of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a substrate transport system S to which this substrate reversing device is applied.
  • a transport device C having a transport robot 1 for transporting a rectangular substrate W is installed between a processing device A and a substrate container B.
  • a substrate inverting device 2 is provided because if the rectangular substrate W coming out of the processing device A is inverted, the rectangular substrate W needs to be inverted before being handed over to the transport robot 1.
  • the substrate inverting device 2 detects the front and back surfaces of the rectangular substrate W dispensed from the processing device A onto the stage 3, and after holding it with the inverting device 2, if it is determined that the back surface of the rectangular substrate W is the upper surface, the rectangular substrate W is inverted and transferred to the next process.
  • the aligner 4 allows the robot 1 to catch the rectangular substrate W in the correct position and posture. It detects the position and posture of the rectangular substrate W on the aligner 4, and if it is determined to be inappropriate, it uses the aligner 4 to make corrections (alignment) in the X, Y, and ⁇ directions when the robot 1 catches the rectangular substrate W.
  • X and Y are the two orthogonal directions on a plane, and ⁇ is the angle around the vertical axis.
  • the aligned rectangular substrate W is stored in the substrate container B by the transport robot 1. If the rectangular substrate W is not aligned, it cannot be properly stored in the substrate container B, so the process in the aligner 4 is important.
  • the rectangular substrate W targeted in this embodiment is, as mentioned above, different from a printed circuit board or glass substrate, and is a substrate known as a high-density package substrate in which pattern wiring, mounted components, etc. are stacked three-dimensionally.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the substrate inversion device 2.
  • Support protrusions 31 that support the substrate W are provided on the stage 3, and the hand 21 of the substrate inversion device 2 has a shape that allows it to enter onto the stage 3 while avoiding these support protrusions 31.
  • the support protrusions 31 are shown in one location in the center of the stage 3, but in reality, they are arranged in positions that support the rectangular substrate at multiple locations near the two opposing sides Wa and the center, as shown by imaginary lines in Figure 3.
  • the substrate inversion device 2 moves in the X direction to pick up the rectangular substrate W (step S2). Specifically, the hand 21 is inserted between the stage 3 and the rectangular substrate W, and the hand 21 is raised to scoop up and hold the rectangular substrate W (step S3). The substrate inversion device 2 then moves in the -X direction to move away from the stage 3 (step S4), and at that position the hand 21 of the substrate inversion device 2 is rotated 180° around the horizontal axis m1 to invert the rectangular substrate W (step S5).
  • the stage rotates 180° about the vertical axis m2 to place the substrate W on the aligner 4, and then rotates again 180° about the vertical axis m2 to pick up the next rectangular substrate W on the stage 3.
  • the aligner 4 is also provided with support protrusions 41, and when the rectangular substrate W is not being inverted, the substrate inversion device 2 descends to place the rectangular substrate W on the support protrusions 41, and then pulls out the hand 21 from the gap between the rectangular substrate W and the top surface of the aligner 4. However, when the rectangular substrate W is inverted, the substrate inversion device 2 drops the rectangular substrate W onto the support protrusions 41, and then rises to move the hand 21 away from above the aligner 4.
  • the hand 21 must hold the rectangular substrate W so that it does not fall, at least in order to flip it over.
  • this type of rectangular substrate W discharged from processing device A is not necessarily of uniform thickness or weight, unlike printed circuit boards, glass substrates, etc. For this reason, it is necessary to securely hold the rectangular substrate W and perform a stable inversion operation, even if the substrate has a different thickness, etc.
  • the hand 21 is provided with a non-contact suction portion 22 that holds the surface of the rectangular substrate W without contact, and a regulating portion 23 that regulates the positional deviation of the rectangular substrate W in the direction in which the two opposing sides Wa of the rectangular substrate W face each other and in the thickness direction of the rectangular substrate W.
  • the hand 21 has a roughly U-shaped frame 21b at the tip of the rotation axis 21a (m1 in Fig. 2).
  • the non-contact suction unit 22 is formed by distributing suction pads 22a vertically and horizontally (here, two columns and five rows) at multiple locations on each branch of the frame 21b that branches out from the base end.
  • the suction pad 22a constituting the non-contact suction unit 22 in this embodiment performs suction using a cyclone method as conceptually shown in FIG. 4.
  • the air is ejected as a swirling flow as shown by the arrow T2 from the nozzles n arranged along the inner circumference of the suction pad 22a, and the swirling flow creates a vacuum inside, which sucks up the rectangular substrate W as shown by the solid arrow T3.
  • the rectangular substrate W does not come into contact with the suction pad 22a, but is maintained in a non-contact suction state with a predetermined gap between them.
  • This suction method is not affected by the size, thickness, or weight of the rectangular substrate W, and the amount of air supply can be set to a constant amount according to the heaviest rectangular substrate W, regardless of its weight.
  • the suction pad 22a is provided with an air supply passage (not shown) along the rotation axis 21a and frame 21b shown in Figure 3.
  • the restricting portion 23 is configured to switch between a restricted state and a non-restricted state via a clamping mechanism 24 that is provided at the tip of the rotating shaft 21a so as to be able to rotate integrally with the frame 21b.
  • the clamping mechanism 24 has a pair of auxiliary frames 24a located on the outside of the frame 21b, and these pair of auxiliary frames 24a can be moved toward and away from the frame 21b in a direction that sandwiches the frame 21b from both sides.
  • the restricting portion 23 is disposed at intermittent positions (four positions in this embodiment) in the longitudinal direction of the auxiliary frames 24.
  • the restricting portion 23 is plate-shaped in plan view (see FIG. 5) and V-groove-shaped in front view (see FIG. 6), and is configured to accommodate and restrict the two opposing sides Wa, Wa of the substrate W within the receiving portion 23a as the left and right V-groove-shaped receiving portions 23a move toward each other via the clamp mechanism 24.
  • the restricting distance L1 in the opposing direction relative to the two opposing sides Wa, Wa of the substrate W by the receiving portion 23a is set to be slightly larger than the dimension (width direction) W1 of the rectangular substrate W in the direction of the two opposing sides Wa, Wa
  • the restricting distance L2 in the substrate thickness direction by the receiving portion 23a is set to be slightly larger than the thickness dimension W2 of the rectangular substrate W.
  • the other two opposing sides of the rectangular substrate W are regulated in positional deviation by a second regulating portion (not shown).
  • FIG. 5 is a plan view showing a schematic diagram of the relationship between the hand 21 and the rectangular substrate W during inversion.
  • step S3 the non-contact suction unit 23a is operated while the hand 21 is raised to scoop up the rectangular substrate W onto the frame 21b, and the clamp mechanism 24 is operated to restrict the rectangular substrate W with the restriction unit 23. Then, the rectangular substrate W is withdrawn from the stage 3.
  • step S5 the rectangular substrate W is turned over, as shown in step S5.
  • FIGS. 6 and 7 are schematic diagrams showing the relationship between the rectangular substrate W, the non-contact suction portion 22, and the regulating portion 23, corresponding to each step in FIGS. 2 and 5 above.
  • FIG. 6 shows a case where a rectangular substrate W with a thickness (e.g., 1.0 to 4.0 mm) is handled for which bending does not need to be taken into consideration.
  • a thickness e.g., 1.0 to 4.0 mm
  • the rectangular substrate W may bend and vibrate due to the inversion operation. Vibration can cause problems such as particles being generated from the contact area with the restricting portion 23.
  • the rectangular substrate W is placed on the support protrusions 31 provided on the stage 3 (step S1).
  • the inversion device 2 moves, and the hand 21 goes under the rectangular substrate W to pick it up (step S2).
  • the non-contact suction unit 22 is activated while the hand 21 is raised to scoop up the rectangular substrate W.
  • the clamp mechanism 24 is activated to move the regulating unit 23 to a position where it regulates the two opposing sides Wa of the rectangular substrate W (step S3).
  • the hand 21 is moved away from the stage 3 (step S4) and inverted (step S5).
  • the rectangular substrate W will not vibrate when it is inverted from step S4 to step S5, and particle reduction can be expected.
  • FIG. 7 shows a case where a rectangular substrate W having a thickness (e.g., 0.2 to 0.8 mm) is handled, for which bending must be taken into consideration.
  • a rectangular substrate W having a thickness e.g., 0.2 to 0.8 mm
  • bending of the rectangular substrate W may cause the rectangular substrate W to come off the regulating portions 23 and fall off.
  • This requires the non-contact suction portions 22.
  • the holding force of the non-contact suction portions 22 is sufficiently greater than the weight of the rectangular substrate W, holding by the regulating portions 23 is necessary.
  • Steps S1 to S5 are the same as steps S1 to S5 in FIG. 6.
  • step S4 the rectangular substrate W will warp at its end (near side Wa) and be held by resting on the restricting portion 23. Even after inversion, in step S5 the end (near side Wa) of the rectangular substrate W will be held by resting on the restricting portion 23, and the rectangular substrate W will continue to be held without being separated by more than a predetermined distance from the suction pad 22a of the non-contact suction portion 22.
  • the substrate inversion device 2 of this embodiment is equipped with a hand 21 that grips and inverts a rectangular substrate W.
  • the hand 21 is provided with a non-contact suction portion 22 that holds the surface of the rectangular substrate W without contact, and a regulating portion 23 that regulates positional deviation in the opposing direction and thickness direction relative to the two opposing sides Wa, Wa of the rectangular substrate W.
  • the rectangular substrate W is basically held by the non-contact suction portion 22, making it suitable for rectangular substrates that dislike contact, and the rectangular substrate W can be held without being affected by the size, thickness, or weight of the rectangular substrate W, and without generating localized stress.
  • the rectangular substrate W may slide in the planar direction, but by restricting the two opposing sides, it is possible to prevent sliding not only during inversion, but also when the substrate is supported.
  • vibration during inversion can be suppressed, and it is also possible to prevent load from being placed solely on the non-contact suction portion 22 when the rectangular substrate W is heavy.
  • non-contact suction unit 22 is configured to non-contactly suction the rectangular substrate W through a plurality of suction pads 22a arranged vertically and horizontally on the hand 21, so that the rectangular substrate W can be stably supported in a distributed manner.
  • the non-contact suction unit 22 in this embodiment is of the cyclone type, which has a high suction force but applies a force in the rotational direction to the rectangular substrate W. Therefore, by configuring the non-contact suction unit 22 from multiple suction pads 22a, it is possible to suppress rotation as well.
  • the restricting portion 23 forms a substrate receiving portion 23a in which, in a restricted state, a restricting distance L1 in the opposing direction relative to the two opposing sides Wa, Wa of the substrate W is greater than the dimension W1 in the same direction (width direction) of the rectangular substrate W, and a restricting distance L2 in the substrate thickness direction is greater than the thickness dimension W2 of the rectangular substrate W.
  • the rectangular substrate W can be supported supplementarily by the restricting portion 23 only when the rectangular substrate W is displaced or warped, and the restricting portion 23 does not forcibly warp the rectangular substrate W, nor does the restricting portion 23 interfere with the formation of the suction gap required for the non-contact suction portion 22.
  • the regulating portions 23 in this embodiment are provided at intermittent positions along the sides Wa of the rectangular substrate W, so that when the rectangular substrate W is placed on the support protrusions 31 on the stage 3, the regulating portions 23 are positioned to avoid the support protrusions 31, thereby making it possible to avoid interference between the support protrusions 31 and the regulating portions 23.
  • the substrate transport system C is configured with such a substrate inversion device 2, so there is no need to detect the thickness of the rectangular substrate W in advance, and it can handle rectangular substrates of different thicknesses that are supplied, and they can be transported to the next process using the same control, which simplifies the control and process.
  • the hand 21 may be provided with a contact support portion 25 for contact-supporting the contact-permitted portion Wb in addition to the non-contact suction portion 22 for suctioning the portion where contact is not permitted.
  • This contact support portion 25 is set so as not to impair the gap Gp required between the rectangular substrate W and the non-contact suction portion 22 at the non-contact suction portion 22.
  • the gap Gp can be defined as the distance at which the lifting force of the non-contact suction part 22 is balanced with the weight of the rectangular substrate W. If the amount by which the non-contact suction part 22 protrudes from the hand surface is, for example, 1 to 20 mm, then the amount by which the non-contact suction part 22 protrudes from the hand surface + the gap Gp will be, for example, a value greater than 1 mm and not greater than 30 mm. It is therefore preferable to set the amount by which the contact support part 25 protrudes from the hand surface to approximately the same value as the amount by which the non-contact suction part 22 protrudes from the hand surface + the gap Gp (a value greater than 1 mm and not greater than 30 mm). In this way, the support force for the rectangular substrate W can be effectively increased.
  • a cyclone type was used for the non-contact suction section, but a Bernoulli type or other type may also be used.
  • the present invention can also be applied to other substrate transport systems with different peripheral configurations.
  • FIG. 9 shows a substrate transport system Sn including an alignment function for a rectangular substrate Wn.
  • This embodiment is directed to a rectangular substrate called a high density package substrate in which pattern wiring, mounted components, etc. are three-dimensionally stacked, for example.
  • the rectangular substrate that is the subject of the present invention is not limited to this.
  • This substrate transport system Sn is configured to transport rectangular substrates Wn by interposing a transport device Cn having a first transport robot (robot 101) and a second transport robot (robot 102) between a substrate container (FOUP) An arranged in a load port or the like and a processing device Bn.
  • the rectangular substrates Wn stored in the substrate container An and the rectangular substrates Wn delivered from the processing device Bn onto the stage bn1 may be positioned out of alignment with respect to the original start of the robots 101 and 102, and the transport accuracy may decrease for some reason during transport.
  • an alignment device 103 is interposed between the robots 101 and 102, and the alignment device 103 corrects the positional deviation of the rectangular substrates Wn received by the robot 101 (102) before handing them over to the robot 102 (101) that performs the subsequent process.
  • the robots 101 and 102 used in this embodiment are articulated robots, but the type of the robots 101 and 102 is not particularly limited. Furthermore, the robots 101 and 102 may not only have the function of simply capturing and transporting the rectangular substrate Wn, but may also have an inversion function of inverting the rectangular substrate Wn as necessary.
  • the robot hand 111 of the robot 101 rotates the rectangular substrate Wn taken out of the substrate container An horizontally by 180° and places it on the aligner 131 that constitutes the alignment device 103.
  • the rectangular substrate Wn placed on the aligner 131 is captured by the robot hand 121 of the robot 102, which is waiting for the next process, and after it leaves the aligner 131, it rotates 180° and places the rectangular substrate Wn on the stage bn1 of the processing device Bn.
  • the robot hands 111 and 112 may be end effectors.
  • the robot hand 121 captures the rectangular substrate Wn delivered from the processing device Bn to the stage bn1, and after it leaves the stage bn1, rotates 180° and places the rectangular substrate Wn on the aligner 131. After the rectangular substrate Wn placed on the aligner 131 is aligned, it is captured by the robot hand 111 waiting for the next process, and after it leaves the aligner 131, it rotates 180° and stores the rectangular substrate Wn in the substrate container An.
  • the aligner 131 of the alignment device 103 is provided with support protrusions 131b for supporting the rectangular substrate Wn at a predetermined height on the upper surface of the stage 131a as shown in FIG. 11(a).
  • the robot hand 111 (121) has a roughly U-shape so as not to interfere with the support protrusions 131b (see FIG. 12). When the robot hand 111 (121) places the rectangular substrate Wn on the stage 131a, it first transports the rectangular substrate Wn from the solid line position in FIG.
  • the robot hand 111 (121) moves from the solid line position to the imaginary line position in the figure so as not to interfere with the support protrusion 131b, enters the gap between the stage 131a and the rectangular substrate Wn, scoops up the rectangular substrate Wn, and retreats from the stage 131a.
  • the rectangular substrate Wn handled in this embodiment is flexible, and as shown in FIG. 12, except for a narrow contact allowance area Wn1 that is shaped like a square, the back surface is basically a contact forbidden area Wn2.
  • the contact allowance area Wn1 is slightly convex at least toward the back surface side from the contact forbidden area Wn2, and the robot hand 111 (121) can contact multiple points in the contact allowance area Wn1 to pick up and transport the rectangular substrate.
  • the robot hand 111 (121) may have a function to hold the no-contact area Wn2 without contact, or may have a function to hold it in contact by vacuum suction.
  • the no-contact area Wn2 may come into contact with the support protrusions 131b of the aligner 131 shown in FIG. 11(a), and the substrate may not be transported properly to the aligner 131 (for example, this may occur when the robot hand 111 places the rectangular substrate Wn on the aligner 131 in the state shown in FIG. 17(b) described below).
  • the alignment device 103 of this embodiment is therefore equipped with a misalignment detection means 132 and a control means 133, together with the aligner 131, as shown in FIG. 11(a), so that the stage 131a on the aligner 131 side is moved in advance in accordance with the misalignment of the rectangular substrate Wn before placement, so that the rectangular substrate Wn is received at a receiving position where there is no relative misalignment.
  • the aligner 131 can be driven in the X, Y, and ⁇ directions relative to the base 310.
  • the direction from the robot 101 (102) toward the aligner 131 is the X (-X) direction
  • the direction perpendicular to the paper in the upper view (side view) of FIG. 9 is the Y direction.
  • the angle of rotation around an axis 131d (see FIG. 14) perpendicular to the X and Y directions is ⁇ .
  • the misalignment detection means 132 in this embodiment is a camera supported on the base 310 of the aligner 131.
  • the camera 132 is used to photograph marks for recognizing the posture of the rectangular substrate Wn as shown in FIG. 13(a), where the marks are two diagonal corners of the rectangular substrate Wn.
  • the cameras 132 are, for example, area cameras capable of photographing a predetermined range, and two cameras 132 are arranged above the position where the rectangular substrate Wn is inserted by the robot 101 (102) as shown in FIG. 11(a), to photograph the periphery of the corners of the rectangular substrate Wn.
  • a light is arranged on the back side of the rectangular substrate Wn, and the photographed image is obtained in black and white.
  • the image captured by the camera 132 is sent to the control means 133, and the position of the rectangular substrate Wn is detected by an image analysis unit provided in the control means 133. Specifically, as shown in FIG. 13(a), the virtual center m of the rectangular substrate Wn and the angular deviation ⁇ of the rectangular substrate Wn relative to the stage 131a are calculated from the position information of the corners.
  • the basic alignment operation is to move the center Rm of the substrate placement area R of the stage 131a to the virtual center m of the rectangular substrate Wn, and if there is an angular misalignment ⁇ , to further correct by rotating the stage 131a by the amount of the angular misalignment ⁇ as shown by the arrow in the figure.
  • the substrate placement area R of the stage 131a which was in the alignment start position, is aligned with the misaligned rectangular substrate Wn as shown in FIG. 13(b).
  • the rectangular substrate Wn is placed in the substrate placement area R on the stage 131a, and the stage 131a is moved (returned) together with the rectangular substrate Wn toward the alignment start position as indicated by the arrow in Figure 13(c), whereby the rectangular substrate Wn is corrected so that it is placed in the substrate placement area R without any positional misalignment, as shown in Figure 13(d).
  • the stage is driven by a three-axis servo motor, for example an XY table 131c and a ⁇ -direction rotation axis 131d, as shown in Fig. 11(a) and Fig. 14(a), which is controlled by pulse drive based on the deviation amounts X, Y, and ⁇ .
  • a three-axis servo motor for example an XY table 131c and a ⁇ -direction rotation axis 131d, as shown in Fig. 11(a) and Fig. 14(a), which is controlled by pulse drive based on the deviation amounts X, Y, and ⁇ .
  • a uvw method as shown in Fig. 14(b), which uses three actuators 1001, 1002, and 1003 to move in the XY directions and perform pseudo rotation in the ⁇ direction.
  • FIGS. 15 and 16 are flow charts showing the procedure by which robot 2 receives the aligned rectangular substrate Wn from robot 101 via alignment device 103. Also, FIGS. 17 and 18 are state transition diagrams of robots 101, 102 and alignment device 103 according to these procedures.
  • the robot 101 starts transporting the substrate. It receives the rectangular substrate Wn from the substrate container An (step S111), changes its orientation, and inserts the robot hand 111 between the stage 131a of the aligner 131 and the camera 132 (step S112).
  • the aligner 131 first waits at a position where the robot hand 111 can be inserted (step S121), and when the robot hand 111 is inserted, the camera 132 takes an image of the mark on the rectangular substrate Wn, i.e., the corner in this case (step S122), and the image analysis unit of the control means 133 calculates the amount of deviation (step S123), and determines whether the amount of deviation is within a predetermined range (step S123a). If the result is NO, the stage 131a is corrected by moving it from the alignment start position (step S124), and the operation is repeated until it reaches the receiving position displaced by the amount of deviation.
  • step S123a If the answer is YES in step S123a, the robot hand 111 places the rectangular substrate Wn on the stage 131a (step S113) and returns to the standby position (step S114).
  • the stage 131a moves (returns) to the alignment start position (step S125).
  • the rectangular substrate Wn is photographed by the camera 132 to calculate the center position and the angle deviation ⁇ (step S126). This is the same as steps S122 and S123.
  • the control means 133 judges whether the deviation amount is within a predetermined range (step S127), and if YES, the alignment is terminated (step S128).
  • step S127 the stage 131a is further corrected by the deviation amount while the rectangular substrate Wn is still placed thereon (step S129), and the process returns to step S126, and the operation is repeated until the deviation amount is within the precision. If YES in step S127, the alignment is terminated, and the stage 131a waits at the robot insertable position (step S128).
  • step S127 may be NO if the accuracy of the basic alignment operation exceeds the allowable value, or if the rectangular substrate Wn is displaced again due to bending or the like with respect to the stage 131a during the operation of correcting the movement of the rectangular substrate Wn after photographing and placing it on the stage 131a, or during transfer.
  • the corrective movement of step S129 above corrects any remaining displacement.
  • the robot 102 inserts the robot hand 121 (step S131), lifts up and receives the rectangular substrate Wn (step S132), returns the robot hand 121 (step S133), and completes the substrate transfer (step S134). Until the substrate transfer is complete, the robot hand 121 performs the operation of placing the rectangular substrate Wn on the stage bn1 of the processing device Bn.
  • the operation of the alignment device 103 is similar to that described above.
  • the rectangular substrate alignment device 103 includes an aligner 131 with a movable stage 131a, a camera 132 which is a misalignment detection means for detecting the misalignment of the rectangular substrate Wn transported above the stage 131a and before it is lowered, and a control means 133 which moves the stage 131a from the alignment start position to a receiving position where the relative displacement with the rectangular substrate Wn is eliminated if the misalignment of the rectangular substrate Wn is outside a predetermined range, and the control means 133 returns the stage 131a which has received the rectangular substrate Wn to the alignment start position.
  • the camera 132 which is a positional deviation detection means, further detects the positional deviation of the rectangular substrate Wn that has returned to the alignment start position, and the control means 133 moves the stage 131a to correct the position of the rectangular substrate Wn if the positional deviation of the rectangular substrate Wn that has returned to the alignment start position is outside a predetermined range.
  • the rectangular substrate transport system Sn is configured to include such an alignment device 103 and robot 101 (102), a separate aligner mechanism is not required, making it possible to reduce the size, cost, and tact time of the transport system Sn.
  • the rectangular substrate alignment method corrects the misalignment of the rectangular substrate Wn transported by the robot 101 (102), and includes a transport step (step S112) of transporting the rectangular substrate held by the robot 101 (102) above the aligner 131, a detection step (steps S122, S123) of detecting the misalignment of the rectangular substrate Wn transported above the aligner 131 on the aligner 131 side, a correction step (step S124) of moving the stage 131a of the aligner 131 from the alignment start position to a receiving position where the misalignment detected in the detection step is eliminated, a placement step (steps S113, 114) of placing the rectangular substrate Wn held by the robot 101 (102) on the stage 131 moved to the receiving position, and a return step (step S125) of returning the stage 131 on which the rectangular substrate Wn is placed to the alignment start position.
  • a transport step step S112 of transporting the rectangular substrate held by the robot 101 (102) above the aligner 131
  • a detection step steps S122, S123
  • This method can achieve the same effect in terms of control as the alignment device 103.
  • the rectangular substrate alignment method further includes, after the return step (step S125), a determination step (steps S126-S127) for determining whether the positional deviation of the rectangular substrate Wn is within a predetermined range, and a second correction step (step S129) for correcting the position of the stage 131 if it is determined that the positional deviation is outside the predetermined range, so that in terms of control, it is possible to achieve the same effect as the above-mentioned alignment device 103.
  • a camera is used as the misalignment detection means to detect the corners of the rectangular board, but if a marker is attached to the rectangular board, the camera may be used to detect the marker. In the above embodiment, two cameras are used, but one or three or more cameras may be used. Of course, other means such as a transmission sensor or a displacement sensor may also be used as the misalignment detection means.
  • Figure 19 shows an example where a displacement sensor is used as a positional deviation detection means.
  • the displacement sensor DS has a laser-type light-emitting part ⁇ 1 and a light-receiving part ⁇ 2, and detects the edge of the target rectangular substrate Wn from the transmission state of light ⁇ 3 when it enters between them.
  • two displacement sensors DS1 and DS2 are aligned in the Y direction, and a displacement sensor DS3 is installed at a position displaced in the XY directions from both sensors DS1 and DS2 to detect positional deviation in the ⁇ axis and the XY directions.
  • Figures 19 (bn1) to (bn4) show state transitions when the actuators 1001 to 1003 move the stage 131a, shown by the dashed lines in the figures, based on detection by the displacement sensor, to a receiving position for the rectangular substrate Wn, shown by the solid lines in the figures.
  • the rectangular substrate Wn is depicted as moving toward the stage 131a, but in reality, the stage 131a moves toward the rectangular substrate Wn, and the figures are viewed from an inertial system moving together with the stage 131a.
  • the stage 131a is repeatedly moved in the ⁇ axis direction until the displacement sensors DS1 and DS2 detect an alignment state without positional deviation along the ⁇ axis as shown in FIG. 19(bn2).
  • the displacement sensors DS1 and DS2 detect a positional deviation along the X axis as shown in FIG. 19(bn3), and the displacement sensor DS3 detects a positional deviation along the Y axis as shown in FIG. 19(bn4).
  • the stage 131a is repeatedly moved in the X and Y directions until the displacement sensors DS1 to DS3 detect an alignment state without positional deviation along the X and Y axes as shown in FIG. 19(bn4). Once the state of FIG. 19(bn4) is obtained, the amount of alignment is confirmed with the displacement sensors DS1, DS2, and DS3, and the steps of FIG. 19(bn1) to (bn4) are repeated.
  • the robot of this embodiment may have a substrate flipping function
  • the present invention may also be applied to other substrate transport systems with different peripheral configurations.
  • the alignment device 131 in the second embodiment may be applied to the aligner 4 in the first embodiment, and the substrate inversion device in the first embodiment may be applied to the robots 101, 102 in the second embodiment (for drawings and explanations in these cases, please refer to the above embodiments, and the description here will be omitted).
  • the present invention relates to a rectangular substrate inversion device that enables stable inversion operations regardless of differences in thickness of the rectangular substrate, and a substrate transport system equipped with the same.
  • the present invention can also be used as an alignment device, transport system, and alignment method for rectangular substrates that simplifies the configuration and process for aligning rectangular substrates.

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Abstract

【課題】矩形基板の厚み違い等に拘わらず安定した反転動作を行うことを可能にする、基板反転装置を実現する。 【解決手段】矩形基板Ｗを把持して反転させるハンド２１を備えたものであり、ハンド２１に、矩形基板Ｗの表面を非接触で保持する非接触吸着部２２と、矩形基板Ｗの対向２辺Ｗａ、Ｗａに対する同対向方向及び厚み方向への位置ずれを規制する規制部２３とを設けることとした。

Description

矩形基板の反転装置、それを備えた基板搬送システム、矩形基板のアライメント装置、搬送システム及びアライメント方法
　本発明は、矩形基板の厚み違い等に拘わらず安定した反転動作を行うことを可能にする、矩形基板の反転装置、それを備えた基板搬送システムに関するとともに、矩形基板のアライメントのための構成や工程の簡素化を図った、矩形基板のアライメント装置、搬送システム及びアライメント方法に関するものである。
　第１に、従来、プリント基板やガラス基板は製造工程、例えば露光工程、検査工程など、各工程において必要に応じて表裏面が反転され、必要な処理が施される。
　例えば、特許文献１では、露光装置においてフットプリントを拡大することなく表裏面を露光するために、ステージと反転機を備えた装置が開示されている。
　高密度パッケージ基板と称される矩形基板に関する工程においても、矩形基板を反転させる必要が生じる場合がある。
　この種矩形基板の反転時の把持方法として、一般的に下記の方法が用いられている。
i)       矩形基板の幅方向から矩形基板を挟む
ii)      真空パッドで基板表面を接触吸着する
iii)    ベルヌーイの定理等を用いた非接触吸着器のみで、基板表面を非接触吸着する
　第２に、一般に、容器やカセットに収納された矩形基板を搬送ロボットで取り出して次工程に搬送する際、基板は水平方向で傾いたりあるいは前後方向にずれたりして、必ずしも容器内で正規の位置に配置されていない。次工程で正規に位置に搬送するために、ずれ量を補正するアライナ装置の設置が必要である。このようなずれ量の補正の必要性は、処理装置から払い出された矩形基板を容器やカセットに搬送する際も同様である。
　例えば、特許文献２では、ロボットハンドリングステージ２６５においてロボット受け渡し位置に基板Ｓを移動させた後、第１センサ６１Ｄ、６１Ｅで基板Ｓの外形を計測し、外形が基準範囲内になるか否かを判断して、所定範囲内にない場合はステージ２６５にて基板Ｓの配置を調整するように構成されている（図１５、図１４参照）。
　また、特許文献３のように、容器に収納されている基板の側面近傍にアライナが設けられることがある。アライナには、基板の側部端縁の位置を検出する第１位置センサ５２が設けられ、ロボット３にはロボットハンド部３３にガラス基板の前部端縁の位置を検出する第２の位置センサ３５が設けられる。これらセンサ５２、３５により基板Wの傾き、ズレを検知される。そして、制御装置によってロボット３のロボットハンド３３が基板Wの傾きに合わせて角度設定され（図１７参照）、第２の位置センサ３５によってロボットハンド３３の伸長位置（Ｘ軸方向の位置）が設定され、その状態でロボットハンド３３が移動して基板Wが吸着され、次工程に正規の位置で搬送されるように構成されている。
特開２０１７－６７８８７ 特開２０２１－１０９９８４ 特開２００１－１４４１６５
　しかしながら、第１の課題として、それぞれの方法は矩形基板の大きさ、厚み、重量に応じて最適な方法が選定されるため、矩形基板のように配線パターンや実装部品等の違いに起因して複数種類の矩形基板が混在する場合には対応出来ない。
　加えて、i)の場合、薄い矩形基板では矩形基板が撓んでしまい易く、ii)の場合、そもそも接触を嫌う矩形基板には適用できず、また薄い矩形基板では部分的に強く吸引するため、局部的に応力が発生し易く、iii)の場合、重い矩形基板では大量のエアが必要になるという課題がある。
　本発明は、これらの課題に着目してなされたものであって、矩形基板の厚み違い等に拘わらず安定した反転動作を行うことを可能にする、基板反転装置及びそれを備えた基板搬送システムを実現することを第１の目的としている。
　一方、第２の課題として、特許文献２の装置において、矩形基板のずれ量が大きい場合は、矩形基板の接触を好まない部位がロボットハンドリングステージ（アライナ）の基板支持部分に干渉するなどして適切に搬送できないことがあり、この場合、矩形基板をロボットハンドリングステージ（アライナ）に置く前に事前に位置補正をするための別装置・別機構が必要になるという問題がある。
　また、特許文献３の装置では、別装置として、ロボットハンドにセンサ３５を設ける必要があり、またロボットハンド/エンドエフェクタの角度が図１７に示すように可変である必要があるため、専用のロボットを開発、採用する必要があり、コストアップとともに、装置サイズが大きくなるという問題がある。
　本発明は、これらの課題に着目してなされたものであって、矩形基板の搬送時に発生するずれにより矩形基板を所定の位置に搬送できないという課題を、ロボットの構成に依存することなくアライナ側で対応可能とし、アライナと矩形基板の干渉も解消可能とした、アライメント装置、搬送システム及びアライメント方法を実現することを第２の目的としている。
　本発明は、かかる第１の目的を達成するために、次のような第１の形態による手段を講じたものである。
　すなわち、本発明の基板反転装置は、矩形基板を把持して反転させるハンドを備えたものにおいて、前記ハンドに、前記矩形基板の表面を非接触で保持する非接触吸着部と、前記矩形基板の２辺が対向する方向及び厚み方向への位置ずれを規制する規制部とを設けたことを特徴とする。
　このように構成すれば、矩形基板の保持は基本的に非接触吸着によるので、接触を嫌う矩形基板に好適に適用できるとともに、矩形基板の大きさや厚み、重量に影響されずに、また、局所的に応力を発生させずに、矩形基板を保持することができる。この場合、非接触吸着だと矩形基板が面方向にスライドすることがあるが、対向２辺を規制することで反転時のみならず基板支持状態でのスライドも防止することができる。さらに、規制部によって厚み方向を規制することで、反転時の振動を抑制することができ、重い矩形基板であっても非接触吸着部のみに負荷が掛かることも防止することができる。
　前記非接触吸着部を、前記ハンドに縦横に配置した複数の吸着パッドを通じて矩形基板を非接触吸着するように構成すれば、矩形基板を安定して分散支持することができる。
　前記規制部の規制状態で、基板の対向２辺に対する対向方向の規制距離が前記矩形基板の同方向寸法よりも大きく、基板厚み方向の規制距離が前記矩形基板の厚み寸法よりも大きい基板受容部を形成すれば、矩形基板が位置ずれしたり撓んだときのみ規制部によって補助的に矩形基板を支持することができ、規制部によって矩形基板を無理に撓ませたり、規制部が非接触吸着部に必要とされる吸着隙間の形成を妨げることもない。
　前記規制部を、前記矩形基板の辺に沿った間欠位置に設けておけば、矩形基板をステージ上の支持突起に載せる場合、支持突起を避けるように規制部を設けることで、支持突起と規制部の干渉を回避することができる。
　前記ハンドに、前記矩形基板のうち接触が許容される部位を接触支持する接触支持部を更に設けており、この接触支持部は、前記非接触吸着部における矩形基板と非接触吸着部の間に必要なギャップを損ねないように設定しておけば、矩形基板の支持力を有効に高めることができる。
　０．２～４.０ｍｍの範囲の異なる厚みの矩形基板が、処理装置間、または処理装置と基板容器との間に搬送される場合に、上記の基板反転装置を備えて基板搬送システムを構成すれば、板の厚み等を事前に検出する必要がなく、厚みが違う矩形基板が供給されても対応ができるため、同じ制御で次工程に搬送することが可能となる。
　また、本発明は、かかる第２の目的を達成するために、次のような第２の形態による手段を講じたものである。
　すなわち、本発明に係る矩形基板のアライメント装置は、移動可能なステージを備えたアライナと、前記ステージの上方に搬送されて降下前の矩形基板の位置ずれを検出する位置ずれ検出手段と、前記矩形基板の位置ずれが所定範囲外である場合に前記ステージをアライメント開始位置から前記矩形基板との相対変位が解消する受取位置に移動させる制御手段とを備え、制御手段は矩形基板を受け取ったステージをアライメント開始位置に復帰させることを特徴とする。
　このようにすれば、アライナ側だけでアライメントを完了することができるので、ロボットに依存せず、矩形基板とアライナのステージとの干渉も有効に解消することが可能となる。
　前記位置ずれ検出手段は、アライメント開始位置に復帰した矩形基板の位置ずれを更に検出し、前記制御手段は、アライメント開始位置に復帰した矩形基板の位置ずれが所定範囲外である場合にステージを更に移動させて矩形基板の位置補正を行うことが好ましい。
　このようにすれば、アライメント精度が所定範囲にない場合や、矩形基板が位置ずれを検出された後にステージ上に載置されるまでの間に新たな位置ずれを起こした場合等にも、有効に対処することができる。
　上記アライメント装置と前記ロボットを含んで矩形基板の搬送システムを構成すれば、別のアライナ機構は不要となり、搬送システムのサイズの削減、コスト削減、タクトタイム削減を図ることができる。
　上記に対応して、本発明に係る矩形基板のアライメント方法は、ロボットによって搬送される矩形基板の位置ずれを修正するものであって、ロボットに保持させた矩形基板をアライナの上方に搬送する搬送工程と、アライナ上方に搬送された矩形基板の位置ずれをアライナ側で検出する検出工程と、アライメント開始位置からアライナのステージを前記検出工程で検出した位置ずれが解消する受取位置に移動させる補正工程と、ロボットに保持させた矩形基板を受取位置に移動した前記ステージ上に載置する載置工程と、矩形基板を載置した前記ステージを前記アライメント開始位置に復帰させる復帰工程と、を実施することを特徴とする。
　この場合も、復帰工程ののち、矩形基板の位置ずれが所定範囲内か否かを判定する判定工程と、所定範囲外と判定した場合に前記ステージの位置補正を行う第２の補正工程と、を更に実施することが望ましい。
　以上説明した本発明の第１の形態によれば、矩形基板の厚み違い等に拘わらず安定した反転動作を行うことができ、パーティクルの発生も抑制することが可能になる。また、矩形基板の厚み等を事前に検出する必要がなく、同じ制御で次工程に搬送することができるため、制御や工程の簡素化を図ることが可能となる。
　また、以上説明した本発明の第２の形態によれば、矩形基板の搬送時に発生するずれにより矩形基板を所定の位置に搬送できないという課題を、ロボットの構成に依存することなくアライナ側で対応可能とし、アライナと矩形基板の干渉も解消可能とした、アライメント装置、搬送システム及びアライメント方法を提供することが可能となる。
本発明の第１の形態に係る基板反転装置が適用される基板搬送システムの概略図。 同基板反転装置の動作説明図。 同基板反転装置のハンドに設けた非接触吸着部及び規制部を示す図。 同非接触吸着部の原理図。 反転実行時のハンドと矩形基板の関係を模式的に示す平面図。 撓みを考慮する必要がない矩形基板を反転させる様子を示す図。 撓みを考慮する必要がある矩形基板を反転させる様子を示す図。 本発明の第１の形態に係る変形例を示す図。 本発明の第２の形態に係る一実施形態に係るアライメント装置を含んだ矩形基板の搬送システムを示す概略図。 同搬送システムの動作説明図。 同搬送システムを構成するロボットとアライナの間における矩形基板の授受の様子を示す図。 同矩形基板とロボットハンドの説明図。 本実施形態のアライメント原理を示す図。 同実施形態のアライナに用いる駆動装置の説明図。 ロボット１からアライナ３１を経てロボット２に矩形基板を受け渡す手順の一部を示すフローチャート図。 ロボット１からアライナ３１を経てロボット２に矩形基板を受け渡す手順の他の一部を示すフローチャート図。 図１５に対応したロボット１とアライナ３１の状態遷移図。 図１６に対応したロボット２とアライナ３１の状態遷移図。 本発明の第２の形態に係る変形例を示す図。
　以下、本発明の第１の形態に係る一実施形態を、図面を参照して説明する。
　図１は、この基板反転装置が適用される基板搬送システムＳを示している。
　この基板搬送システムＳは、処理装置Ａと基板容器Ｂの間に、矩形基板Ｗの搬送を行う搬送ロボット１を有する搬送装置Ｃが設置されている。この搬送装置Ｃでは、処理装置Ａから出てくる矩形基板Ｗが表裏反転している場合に矩形基板Ｗを反転させて搬送ロボット１に引き渡す必要があるため、基板反転装置２が設けられている。基板反転装置２は、処理装置Ａからステージ３上に払い出された矩形基板Ｗの表裏面を検出し、反転機２で保持した後、矩形基板Ｗの裏面が上面になっていると判断した場合は、矩形基板Ｗを反転させて次工程に移送する。
　ここでの次工程はアライナ４である。アライナ４はロボット１に矩形基板Ｗを適正な位置、姿勢でキャッチさせるためのもので、アライナ４上における矩形基板Ｗの位置や姿勢を検出し、不適切と判断した場合は、アライナ４を使ってロボット１が矩形基板Ｗをキャッチする際のＸ、Ｙ、θ方向の修正（アライメント）が行われる。Ｘ、Ｙは平面直交２方向、θは鉛直軸回りの角度である。
　アライメントされた矩形基板Ｗは、搬送ロボット１により基板容器Ｂに収納される。矩形基板Ｗがアライメントされていないと基板容器Ｂ内に適切に収容できないため、アライナ４における工程は重要である。
　基板容器Ｂから処理装置Ａに矩形基板Ｗを搬送する際には、上記と逆の流れになる。
　この実施形態が対象とする矩形基板Ｗは、前述したようにプリント基板やガラス基板とは異なり、パターン配線や実装部品等が３次元的に積層される高密度パッケージ基板と称される基板である。
　図２は基板反転装置２の動作説明図である。ステージ３上には基板Ｗを支持する支持突起３１が設けてあり、基板反転装置２のハンド２１はこの支持突起３１を避けてステージ３上に進入できる形状を有している。支持突起３１は便宜上ステージ３上の中央１か所に表示しているが、実際には図３に想像線で示すように矩形基板の対向２辺Ｗａ近傍と中央部を複数個所で支持する位置に配されている。
　ステージ３上に矩形基板Ｗが払い出されると（ステップＳ１）、基板反転装置２がＸ方向に移動して矩形基板Ｗを取りに行く（ステップＳ２）。具体的には、ハンド２１をステージ３と矩形基板Ｗの間に差し込み、ハンド２１を上昇させることによって矩形基板Ｗをすくい上げて保持する（ステップＳ３）。その後、基板反転装置２は－Ｘ方向に移動してステージ３から離れ（ステップＳ４）、その位置で基板反転装置２のハンド２１を水平軸ｍ１回りに１８０°回転させて矩形基板Ｗを表裏反転させる（ステップＳ５）。
　しかる後、図１の状態から鉛直軸ｍ２回りに１８０°旋回してアライナ４に基板Ｗを載置し、再び鉛直軸ｍ２回りに１８０°旋回して次の矩形基板Ｗをステージ３に取りに行く。
　アライナ４にも支持突起４１が設けてあり、基板反転装置２は、矩形基板Ｗを反転させていないときは降下しながら支持突起４１の上に矩形基板Ｗを載置した後、矩形基板Ｗとアライナ４の上面との隙間からハンド２１を引き出すが、矩形基板Ｗを反転させたときは支持突起４１の上に矩形基板Ｗを落下させた後、上昇してハンド２１をアライナ４上から退避させる動作を行う。
　このような動作中、少なくとも反転させるためにはハンド２１は矩形基板Ｗを落下しないように保持する必要がある。
　その際、前述したように処理装置Ａから払い出されるこの種の矩形基板Ｗは、プリント基板やガラス基板等と違って、厚みや重さが必ずしも画一的ではない。このため、異なる厚み等であっても確実に矩形基板Ｗを保持して安定した反転動作を行う必要がある。
　そこでこの実施形態は、図３に示すように、ハンド２１に、矩形基板Ｗの表面を非接触で保持する非接触吸着部２２と、矩形基板Ｗの対向２辺Ｗａが対向する方向及び矩形基板Ｗの厚み方向への当該矩形基板Ｗの位置ずれを規制する規制部２３とを設けている。
　ハンド２１は、回転軸２１ａ（図２のｍ１）の先端に概略Ｕ字状をなすフレーム２１ｂを有している。非接触吸着部２２は、このフレーム２１ｂのうち、基端から分岐した各々の分岐部の複数個所に吸着パッド２２ａを縦横（ここでは２列５行）に分散配置することによって構成されている。
　この実施形態の非接触吸着部２２を構成する吸着パッド２２ａは、図４に概念的に示すようにサイクロン方式によって吸着を行うのもので、供給ポートＰから白抜き矢印Ｔ１で示すようにエアが供給されると、エアは吸着パッド２２ａの内部の円周に沿って設けたノズルｎから矢印Ｔ２で示すように旋回流となって噴出し、その際の旋回流により内部に真空を発生させて、その真空により矩形基板Ｗを黒塗り矢印Ｔ３で示すように吸い上げる。吸着パッド２２ａと矩形基板Ｗの間には旋回流があるため、矩形基板Ｗは吸着パッド２２ａに接触せず所定ギャップを隔てて非接触で矩形基板Ｗの吸着状態を維持する。この吸着方式は矩形基板Ｗの大きさや厚み、重量に影響されず、エア供給量も矩形基板Ｗの重さによらず最も重いものに合わせて一定に設定しておけるものである。
　そのため吸着パッド２２ａには、図３に示す回転軸２１ａ及びフレーム２１ｂに沿ってエア供給路（不図示）が設けてある。
　規制部２３は、回転軸２１ａの先端にフレーム２１ｂとともに一体回転可能に設けたクランプ機構２４を通じて、規制状態と規制解除状態を切り替えるように構成される。クランプ機構２４は、フレーム２１ｂの外側に位置する一対の補助フレーム２４ａを有し、これら一対の補助フレーム２４ａをフレーム２１ｂに対して両側から挟む方向に接離可能としたもので、規制部２３は、補助フレーム２４の長手方向の間欠位置（この実施形態では４箇所）に配置されている。
　規制部２３は、平面視板状をなし（図５参照）、正面視Ｖ溝状（図６参照）をなすもので、クランプ機構２４を通じて左右のＶ溝状の受容部２３ａが相近づく方向に動作することで、受容部２３ａ内に基板Ｗの対向する２辺Ｗａ、Ｗａを収容して規制するように構成される。その際の受容部２３ａによる基板Ｗの対向２辺Ｗａ、Ｗａに対する対向方向の規規制距離Ｌ１は、矩形基板Ｗの対向２辺Ｗａ、Ｗａ方向の寸法（幅方向）Ｗ１よりも僅かに大きく、受容部２３ａによる基板厚み方向の規制距離Ｌ２は、矩形基板Ｗの厚み寸法Ｗ２よりも僅かに大きくなるように設定されている。
　矩形基板Ｗの他の対向２辺については、図示しない第２の規制部によって位置ずれが規制されている。
　図５は反転実行時のハンド２１と矩形基板Ｗの関係を模式的に示す平面図である。ステップＳ１の状態からステップＳ２の状態になることでハンド２１が矩形基板Ｗの下に入り込む。このとき、クランプ機構２４によって規制部２３は矩形基板Ｗから離れており、非接触吸着部２２も作動していない。
　次に、ステップＳ３で非接触吸着部２３ａを作動させつつハンド２１を上昇させて矩形基板Ｗをフレーム２１ｂ上にすくい上げるとともに、クランプ機構２４を作動させて規制部２３で矩形基板Ｗを規制する。そして、そのままステージ３から退避する。
　そして、退避位置でハンド２１を反転させることで、矩形基板Ｗの表裏が反転したステップＳ５の状態になる。
　図６、図７は上記図２、図５の各ステップに対応して矩形基板Ｗ、非接触吸着部２２、規制部２３の関係を示す模式図である。
　このうち、図６は撓みを考慮する必要がない厚み（例えば１．０～４．０ｍｍ）の矩形基板Ｗを扱う場合である。この場合は、左右の規制部２３のみで矩形保持Ｗすることも可能であり、非接触吸着部２２を設ける必要がないとも言える。
　しかしながら、ヤング率や基板サイズによっては、このような厚みでも反転動作により矩形基板Ｗが撓み、振動が生じる場合がある。振動が生じると、規制部２３との接触部からパーティクルが生じるなどの問題がある。
　そこで、非接触吸引部２２を設けることで、振動の発生抑制、又は早期低減を図ることが可能となる。
　先ず、ステージ３に設けた支持突起３１上に矩形基板Ｗが配置される（ステップＳ１）。次に、反転装置２が移動し、ハンド２１が矩形基板Ｗの下に入って矩形基板Ｗを取りに行く（ステップＳ２）。そこで、非接触吸着部２２を作動させつつハンド２１を上昇させて矩形基板Ｗをすくい上げる。その際、クランプ機構２４を作動させて、規制部２３を矩形基板Ｗの対向２辺Ｗａを規制する位置まで移動させる（ステップＳ３）。その後、ステージ３から離れ（ステップＳ４）で、ハンド２１を反転させる（ステップＳ５）。
　ステップＳ４からステップＳ５に反転させた際に、規制部２３を設けておくことで矩形基板Ｗが振動することなく、パーティクル低減を期待することができる。
　また、図７は撓みを考慮する必要がある厚み（例えば０．２～０．８ｍｍ）の矩形基板Ｗを扱う場合である。この場合は、左右の規制部２３で規制したとしても、矩形基板Ｗのたわみにより矩形基板Ｗが規制部２３から外れて脱落し得る。そのため、非接触吸着部２２が必要となる。しかし、非接触吸着部２２による保持力が矩形基板Ｗの重量を十分に上回る場合であっても規制部２３による保持が必要である。その理由は、吸着されていない部位（例えば矩形基板の対向２辺Ｗａ近傍）では吸着力が働かないため、図７のステップＳ５の状態で規制部２３が無ければ矩形基板Ｗの辺Ｗａが垂れ下がり、それが原因で矩形基板Ｗと非接触吸着部２２が所定ギャップ以上に離れることで、基板Ｗが脱離してしまう。
　そこで、非接触吸着部２２と規制部２３によって矩形基板Ｗを保持することが有効なものとなっている。手順Ｓ１～Ｓ５は図６における手順Ｓ１～Ｓ５と同様である。
　すなわち、基板Ｗが薄く撓み易い場合（例えば０．２～０．８ｍｍ）にはステップＳ４で矩形基板Ｗは端部（辺Ｗａ近傍）で撓み、規制部２３に乗っかる形で保持される。反転後も、ステップＳ５で矩形基板Ｗの端部（辺Ｗａ近傍）は規制部２３に乗っかる形で保持され、矩形基板Ｗと非接触吸着部２２の吸着パッド２２ａが所定の距離以上離間することなく、矩形基板Ｗの保持が継続されることになる。
　以上のように、本実施形態の基板反転装置２は、矩形基板Ｗを把持して反転させるハンド２１を備えたものであり、ハンド２１に、矩形基板Ｗの表面を非接触で保持する非接触吸着部２２と、矩形基板Ｗの対向２辺Ｗａ、Ｗａに対する同対向方向及び厚み方向への位置ずれを規制する規制部２３とを設けたものである。
　このようにすれば、矩形基板Ｗの保持は基本的に非接触吸着部２２によってなされるので、接触を嫌う矩形基板に好適に適用できるとともに、矩形基板Ｗの大きさや厚み、重量に影響されずに、また、局所的に応力を発生させずに、矩形基板Ｗを保持することができる。この場合、非接触吸着だと矩形基板Ｗが面方向にスライドすることがあるが、対向２辺を規制することで反転時のみならず基板支持状態でのスライドも防止することができる。さらに、規制部２３によって厚み方向を規制することで、反転時の振動を抑制することができ、矩形基板Ｗが重い場合に非接触吸着部２２のみに負荷が掛かることも防止することができる。
　また、非接触吸着部２２は、ハンド２１に縦横に配置した複数の吸着パッド２２ａを通じて矩形基板Ｗを非接触吸着するように構成されているので、矩形基板Ｗを安定して分散支持することができる。
　特に本実施形態の非接触吸着部２２は、サイクロン方式のものであり、吸着力が高いが矩形基板Ｗに回転方向の力が掛かる。そこで、非接触吸着部２２を複数の吸着パッド２２ａから構成しておくことで、併せて回転を抑えることができる。
　その規制部２３には、規制状態で、基板Ｗの対向２辺Ｗａ、Ｗａに対する対向方向の規制距離Ｌ１が矩形基板Ｗの同方向（幅方向）寸法Ｗ１よりも大きく、基板厚み方向の規制距離Ｌ２が矩形基板Ｗの厚み寸法Ｗ２よりも大きい基板受容部２３ａを形成している。このような規制部２３であれば、矩形基板Ｗが位置ずれしたり撓んだときのみ規制部２３によって補助的に矩形基板Ｗを支持することができ、規制部２３によって矩形基板Ｗを無理に撓ませたり、規制部２３が非接触吸着部２２に必要とされる吸着隙間の形成を妨げることもない。
　本実施形態の規制部２３は、矩形基板Ｗの辺Ｗａに沿った間欠位置に設けてあるので、矩形基板Ｗをステージ３上の支持突起３１に載せる場合、規制部２３が支持突起３１を避ける位置関係とすることで、支持突起３１と規制部２３の干渉を回避することができる。
　そして、このような基板反転装置２を備えて基板搬送システムＣを構成しているので、矩形基板Ｗの厚み等を事前に検出する必要がなく、厚みが違う矩形基板が供給されても対応が可能で、同じ制御で次工程に搬送することができるため、制御や工程の簡素化を図ることが可能となる。
　以上、本発明の一実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は上述した実施形態のみに限定されるものではない。
　例えば、図８に示すように、矩形基板Ｗに接触が許容される部位Ｗｂがあれば、ハンド２１に、接触が許容されない部位を吸着する非接触吸着部２２以外に、接触が許容される部位Ｗｂを接触支持する接触支持部２５を更に設けてもよい。この接触支持部２５は、非接触吸着部２２における矩形基板Ｗと非接触吸着部２２の間に必要とされるギャップＧｐを損ねないように設定される。
　ギャップＧｐは、非接触吸引部２２のリフト力と矩形基板Ｗの重量が釣り合う距離として定義できる。非接触吸引部２２のハンド表面からの突出量が、例えば１～２０ｍｍとすると、非接触吸着部２２のハンド表面からの突出量＋ギャップＧｐは、一例として、１ｍｍを超えて３０ｍｍ以下の値になる。よって、接触支持部２５のハンド表面からの突出量を、非接触吸着部２２のハンド表面からの突出量＋ギャップＧｐとほぼ同じ値（１ｍｍを超えて３０ｍｍ以下の値）に設定することが好ましい。このようにすれば、矩形基板Ｗの支持力を有効に高めることができる。
　また、上記実施形態では非接触吸着部にサイクロン方式のものを使用したが、ベルヌーイ方式のもの等であっても構わない。
　また、上記実施形態では処理装置Ａから基板容器Ｂに矩形基板Ｗを搬送する流れについて説明したが、逆方向の流れについても同様である。また、処理装置Ａから別の処理装置に矩形基板Ｗを搬送する流れについても同様である。
　また、本実施形態の基板反転装置２を備えていれば、周辺の構成が異なる他の基板搬送システムへの本発明の適用も可能である。
　その他の構成も、本発明の第１の形態に係る趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
　以下、本発明の第２の形態に係る一実施形態を、図面を参照して説明する。
　図９は、矩形基板Ｗｎのアライメント機能を含んだ基板搬送システムＳｎを示している。
　この実施形態は、例えばパターン配線や実装部品等が３次元的に積層される高密度パッケージ基板と称される矩形基板を対象とする。勿論、本発明の対象である矩形基板はこれに限定されるものではない。
　この基板搬送システムＳｎは、ロードポート等に配置される基板容器（ＦＯＵＰ）Ａｎと処理装置Ｂｎの間に第１の搬送ロボット（ロボット１０１）、第２の搬送ロボット（ロボット１０２）を有する搬送装置Ｃｎを介在させて矩形基板Ｗｎの搬送を行うように構成される。基板容器Ａｎに格納されている矩形基板Ｗｎや、処理装置Ｂｎからステージｂｎ１上に払い出される矩形基板Ｗｎは、ロボット１０１、１０２の本来の起動に対して位置ずれした状態で配置されている場合があり、また、搬送途中に何等かの原因で搬送精度が落ちる場合もある。このため、ロボット１０１、１０２間にアライメント装置１０３を介在させ、ロボット１０１（１０２）が受け取った矩形基板Ｗｎの位置ずれをアライメント装置１０３で補正して、後工程を行うロボット１０２（１０１）に引き渡すようにしている。
　この実施形態で用いるロボット１０１、１０２は多関節ロボットであるが、ロボット１０１、１０２の種類は特に限定されない。また、ロボット１０１、１０２は単に矩形基板Ｗｎを捕獲して搬送する機能のみならず、必要に応じて矩形基板Ｗｎの表裏を反転させる反転機能を含んでもよい。
　搬送装置Ｃｎでは、図１０の上から下に向かって、ロボット１０１のロボットハンド１１１は基板容器Ａｎから取り出した矩形基板Ｗｎを１８０°水平旋回してアライメント装置１０３を構成するアライナ１３１に載置する。アライナ１３１に載置された矩形基板Ｗｎは、アライメントされた後、次工程として待機しているロボット１０２のロボットハンド１２１が捕捉し、アライナ１３１から離れた後、１８０°回転して矩形基板Ｗｎを処理装置Ｂｎのステージ上ｂｎ１に載置する。ロボットハンド１１１、１１２はエンドエフェクタであってもよい。
　また、図１０の下から上に向かって、ロボットハンド１２１は処理装置Ｂｎからステージ上ｂｎ１に払い出された矩形基板Ｗｎを捕捉し、ステージｂｎ１から離れた後、１８０°回転して矩形基板Ｗｎをアライナ１３１上に載置する。アライナ１３１に載置された矩形基板Ｗｎは、アライメントされた後、次工程として待機しているロボットハンド１１１が捕捉し、アライナ１３１から離れた後、１８０°回転して矩形基板Ｗｎを基板容器Ａｎに格納する。
　アライメント装置１０３のアライナ１３１は、図１１（ａ）に示すようにステージ１３１ａの上面の所定高さ位置で矩形基板Ｗｎを支持するための支持突起１３１ｂが設けてある。ロボットハンド１１１（１２１）は支持突起１３１ｂと干渉しないような略Ｕ字状を有していて（図１２参照）、ロボットハンド１１１（１２１）が矩形基板Ｗｎをステージ１３１ａ上に載置する際は、先ず図１１（ａ）に示すように矩形基板Ｗｎを図中実線位置からステージ１３１ａの真上に搬送し、そこからロボットハンド１１１（１２１）を降下させて矩形基板Ｗｎを支持突起１３１ｂ上に載置した後、ステージ１３１ａと矩形基板Ｗｎの間からロボットハンド１１１（１２１）を退避させる。
　逆に、ロボットハンド１１１（１２１）で矩形基板Ｗｎを捕捉する際は、図１１（ｂ）に示すように、ロボットハンド１１１（１２１）を支持突起１３１ｂと干渉しないように図中実線位置から想像線位置に示すようにステージ１３１ａと矩形基板Ｗｎの隙間に進入して矩形基板Ｗｎをすくい上げ、ステージ１３１ａから退避する。
　この実施形態で取り扱う矩形基板Ｗｎは、可撓性を有するもので、図１２に示すように「田」の字状をなす狭い接触許容エリアＷｎ１を除いて基本的に裏面が接触禁止エリアＷｎ２となっている。接触許容エリアＷｎ１は接触禁止エリアＷｎ２より少なくとも裏面側に僅かに凸となっており、ロボットハンド１１１（１２１）は接触許容エリアＷｎ１の複数個所に接触して矩形基板をすくい上げ、搬送することができる。
　この場合、矩形基板Ｗｎの位置ずれを防ぐためには、ロボットハンド１１１（１２１）は接触禁止エリアＷｎ２を非接触で保持する機能を備えていても良いし、真空吸着して接触保持する機能を備えていても良い。
　前述したように、矩形基板Ｗｎのずれ量が大きい場合は、接触禁止エリアＷｎ２が図１１（ａ）に示すアライナ１３１の支持突起１３１ｂ等と接触するなどしてアライナ１３１に適切に搬送できないことが起こり得る（例えば、後述する図１７（ｂ）の状態でロボットハンド１１１が矩形基板Ｗｎをアライナ１３１上に配置する場合等に起こり得る）。
　そこで、本実施形態のアライメント装置１０３は、アライナ１３１側のステージ１３１ａを、載置前の矩形基板Ｗｎの位置ずれに応じて予め移動させて、相対的な位置ずれがない受取位置で矩形基板Ｗｎを受け取るようにすべく、図１１（ａ）に示すようにアライナ１３１とともに位置ずれ検出手段１３２及び制御手段１３３を備えている。
　アライナ１３１は、図１１（ａ）に示すように、基台３１０に対してＸ、Ｙ、θ方向に駆動可能とされている。ここでは、例えば図９においてロボット１０１（１０２）からアライナ１３１に向かう方向をＸ（－Ｘ）方向、図９の上図（側面図）における紙面垂直方向（図９の下図（平面図）における上下方向）をＹ方向とする。また、Ｘ方向及びＹ方向に垂直な軸１３１ｄ（図１４参照）回りの回転角をθとする。
　本実施形態の位置ずれ検出手段１３２は、アライナ１３１の基台３１０に支持されたカメラである。カメラ１３２は図１３（ａ）に示すように矩形基板Ｗｎの姿勢を認識するためのマークを撮影するためのもので、ここでのマークは矩形基板Ｗｎの対角線上の２つの角部である。カメラ１３２は、例えば所定範囲を撮像し得るエリアカメラで、図１１（ａ）に示すようにロボット１０１（１０２）によって矩形基板Ｗｎが挿入される位置の上方に２つ配置されて、矩形基板Ｗｎの角部周辺を撮像する。撮影には、例えば矩形基板Ｗｎの裏面側にライトを配置して、白黒画像で撮影画像を取得する。
　カメラ１３２による撮像画像は制御手段１３３に送られ、制御手段１３３に備わる画像解析部によって矩形基板Ｗｎの位置が検出される。具体的には、図１３（ａ）に示すように、角部の位置情報から矩形基板Ｗｎの仮想中心ｍ、矩形基板Ｗｎのステージ１３１ａに対する角度ズレαを算出する。
　アライメント開始位置にあるステージ１３１ａの本来の基板配置領域をＲとして、この基板配置領域Ｒの対角線上の２つの角部の位置Ｒ（Ｘ１、Ｙ１）、Ｒ（Ｘ２、Ｙ２）に対して矩形基板Ｗｎの対角線上の対応する角部の位置（Ｘ１、Ｙ１）、（Ｘ２、Ｙ２）にズレがある場合、アライメントの基本動作としては、ステージ１３１ａの基板配置領域Ｒの中心Ｒｍを矩形基板Ｗｎの仮想中心ｍに移動させ、角度ズレαがあれば更にステージ１３１ａを角度ズレα分だけ図中矢印で示すように回転させる補正を行う。
　これにより、アライメント開始位置にあったステージ１３１ａの基板配置領域Ｒは、図１３（ｂ）に示すように位置ずれした矩形基板Ｗｎに合致した状態になる。
　このようにしてステージ１３１ａと矩形基板Ｗｎとの相対的な位置ずれを解消した状態で、矩形基板Ｗｎをステージ１３１ａ上の基板配置領域Ｒに載置し、ステージ１３１ａを矩形基板Ｗｎとともに図１３（ｃ）に矢印で示すようにアライメント開始位置に向かって移動（復帰）させることによって、図１３（ｄ）に示すように矩形基板Ｗｎは位置ずれなく基板配置領域Ｒに配置される状態に補正される。
　ロボットハンド１１１（１２１）に保持された状態で矩形基板Ｗｎに撓みがあったとしても、ステージ１３１ａに載置する前のアライメント精度として問題がない場合は、図１３（ａ）～（ｄ）がアライメントの基本動作となる。精度に問題がある場合は、後述ように第２のアライメント補正が追加で実施される。
　ステージの駆動方式は、例えば図１１（ａ）、図１４（ａ）に示すようにＸＹテーブル１３１ｃとθ方向回転軸１３１ｄの３軸のサーボモータを用い、ズレ量Ｘ、Ｙ、θに基づいてパルス駆動する制御による。勿論、これ以外に、図１４（ｂ）に示すように、３つのアクチュエータ１００１、１００２、１００３を用いてＸＹ方向の移動とθ方向の疑似回転を行うｕｖｗ方式によることもできる。
　図１５、図１６は、ロボット１０１からアライメント装置１０３を経てアライメントされた矩形基板Ｗｎをロボット２が受け取る手順を示したフローチャートである。また、図１７、図１８は、これらの手順に沿ったロボット１０１、１０２とアライメント装置１０３の状態遷移図である。
　先ず、ロボット１０１が基板搬送を開始する。矩形基板Ｗｎを基板容器Ａｎからから受け取り（ステップＳ１１１）、向きを変えてアライナ１３１のステージ１３１ａとカメラ１３２の間にロボットハンド１１１を挿入する（ステップＳ１１２）。
　アライナ１３１は、先ずロボットハンド１１１の挿入可能位置で待機し（ステップＳ１２１）、ロボットハンド１１１が挿入されたらカメラ１３２で矩形基板Ｗｎのマークすなわちここでは角部を撮影し（ステップＳ１２２）、制御手段１３３の画像解析部でずれ量を計算して（ステップＳ１２３）、ずれ量が所定範囲以下かどうかを判断し（ステップＳ１２３ａ）、ＮＯであればステージ１３１ａをアライメント開始位置から補正移動して（ステップＳ１２４）、ずれ量分だけ変位した受取位置に達するまで動作を繰り返す。
　ステップＳ１２３ａでＹＥＳとなった場合、ロボットハンド１１１はステージ１３１ａ上に矩形基板Ｗｎを置き（ステップＳ１１３）、待機位置に戻る（ステップＳ１１４）。
　ステージ１３１ａは、矩形基板Ｗｎを受け取った後にアライメント開始位置に移動（復帰）する（ステップＳ１２５）。勿論、アライメント開始位置からの補正移動が無ければ、ここでの復帰動作は行われない。ここで更に、カメラ１３２で矩形基板Ｗｎを撮影して中心位置、角度ズレβを計算する（ステップＳ１２６）。ここはステップＳ１２２、Ｓ１２３と同様である。そして、制御手段１３３はずれ量が所定範囲以下かどうかを判断して（ステップＳ１２７）、ＹＥＳであればアライメントを終了する（ステップＳ１２８）。一方、ステップＳ１２７でＮＯであれば、ステージ１３１ａを更にずれ量分だけ今度は矩形基板Ｗｎを載置したままの状態で補正移動して（ステップＳ１２９）、ステップＳ１２６に戻り、ずれ量が精度以下になるまで動作を繰り返す。ステップＳ１２７でＹＥＳであればアライメントを終了し、ステージ１３１ａはロボット挿入可能位置で待機する（ステップＳ１２８）。
　ステップＳ１２７でＮＯとなる場合とは、基本アライメント動作の精度が許容値を超える場合のほか、撮影後に矩形基板Ｗｎを補正移動して矩形基板Ｗｎをステージ１３１ａ上に載置するまでの動作や受け渡し時に矩形基板Ｗｎがステージ１３１ａに対して撓み等に起因して新たに位置ずれを起こす場合が挙げられる。上記のステップＳ１２９の補正移動は、このような残留する位置ずれを補正する。
　アライメントが終了した矩形基板Ｗｎに対しては、ロボット１０２がロボットハンド１２１を挿入して（ステップＳ１３１）、矩形基板Ｗｎを持ち上げて受け取り（ステップＳ１３２）、ロボットハンド１２１を戻し（ステップＳ１３３）、基板搬送を完了する（ステップＳ１３４）。ロボットハンド１２１は基板搬送が完了するまでの間に、矩形基板Ｗｎを処理装置Ｂｎのステージｂｎ１に載置する動作を行う。
　処理装置Ｂｎのステージｂｎ１から取り出された矩形基板Ｗｎを基板容器Ａｎに搬送する際も、アライメント装置１０３の動作は上記に準じたものとなる。
　図１８（ｅ）と図１８（ｆ）では矩形基板Ｗｎとステージ１３１ａが完全に一致しているように見えるが、実際は許容範囲内のわずかなズレがある場合がある。
　以上のように、本実施形態に係る矩形基板のアライメント装置１０３は、移動可能なステージ１３１ａを備えたアライナ１３１と、ステージ１３１ａの上方に搬送されて降下前の矩形基板Ｗｎの位置ずれを検出する位置ずれ検出手段であるカメラ１３２と、矩形基板Ｗｎの位置ずれが所定範囲外である場合にステージ１３１ａをアライメント開始位置から矩形基板Ｗｎとの相対変位が解消する受取位置に移動させる制御手段１３３とを備え、制御手段１３３は矩形基板Ｗｎを受け取ったステージ１３１ａをアライメント開始位置に復帰させるものである。
　このようにすれば、アライナ１３１側だけでアライメントを完了することができるので、ロボット１０１、１０２に依存せず、矩形基板Ｗｎとアライナ１３１のステージ１３１ａが干渉する問題も有効に解消することが可能となる。
　また、位置ずれ検出手段であるカメラ１３２は、アライメント開始位置に復帰した矩形基板Ｗｎの位置ずれを更に検出し、制御手段１３３は、アライメント開始位置に復帰した矩形基板Ｗｎの位置ずれが所定範囲外である場合にステージ１３１ａを移動させて矩形基板Ｗｎの位置補正を行うようにしている。
　このようにすれば、矩形基板Ｗｎに対する基本アライメント動作の精度が許容範囲を超える場合や、矩形基板Ｗｎが位置ずれを検出された後にステージ１３１ａ上に載置されるまでの間に新たな位置ずれを起こした場合等にも、有効に対処することができる。
　そして、このようなアライメント装置１０３とロボット１０１（１０２）を含んで構成される矩形基板の搬送システムＳｎであれば、別のアライナ機構は不要となり、搬送システムＳｎのサイズの削減、コスト削減、タクトタイム削減を図ることが可能となる。
　また、本実施形態に係る矩形基板のアライメント方法は、ロボット１０１（１０２）によって搬送される矩形基板Ｗｎの位置ずれを修正するものであって、ロボット１０１（１０２）に保持させた矩形基板をアライナ１３１の上方に搬送する搬送工程（ステップＳ１１２）と、アライナ１３１の上方に搬送された矩形基板Ｗｎの位置ずれをアライナ１３１側で検出する検出工程（ステップＳ１２２、Ｓ１２３）と、アライメント開始位置からアライナ１３１のステージ１３１ａを検出工程で検出した位置ずれが解消する受取位置に移動させる補正工程（ステップＳ１２４）と、ロボット１０１（１０２）に保持させた矩形基板Ｗｎを受取位置に移動したステージ１３１上に載置する載置工程（ステップＳ１１３、１１４）と、矩形基板Ｗｎを載置したステージ１３１をアライメント開始位置に復帰させる復帰工程（ステップＳ１２５）と、を実施するものである。
　このような方法によれば、制御的に見て上記アライメント装置１０３と同様の作用効果を奏することができる。
　加えて本実施形態に係る矩形基板のアライメント方法は、復帰工程（ステップＳ１２５）ののち、矩形基板Ｗｎの位置ずれが所定範囲内か否かを判定する判定工程（ステップＳ１２６～Ｓ１２７）と、所定範囲外と判定した場合にステージ１３１の位置補正を行う第２の補正工程（ステップＳ１２９）と、を更に実施するようにしているので、制御的に見て上記アライメント装置１０３と同様の作用効果を奏することができる。
　以上、本発明の一実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は上述した実施形態のみに限定されるものではない。
　上記実施形態では、位置ずれ検出手段としてカメラを採用して矩形基板の角部を検出するようにしたが、矩形基板にマーカーが付してある場合には、そのカメラでそのマーカーを検出するようにしてもよい。カメラは上記実施形態では２台用いたが、１又は３台以上用いても良い。勿論、位置ずれ検出手段は、カメラ以外に透過センサや変位センサなど他の手段を用いることもできる。
　図１９は、位置ずれ検出手段に変位センサを用いた例を示している。図１９（ａ）に示すように、変位センサＤＳはレーザー方式の投光部α１と受光部α２を有し、その間に対象物である矩形基板Ｗｎが進入したときのエッジを光α３の透過状態から検出するもので、図１９（ｂｎ１）のようにＹ方向に並べた２つの変位センサＤＳ１、ＤＳ２と、両センサＤＳ１、ＤＳ２からＸＹ方向に変位した位置に設けた変位センサＤＳ３によってθ軸とＸＹ方向の位置ずれを検出する。
　図１９（ｂｎ１）～（ｂｎ４）は変位センサの検出に基づき、アクチュエータ１００１～１００３で図中破線で示すステージ１３１ａを移動させて、図中実線で示す矩形基板Ｗｎの受取位置に移動する際の状態遷移を示している。図では矩形基板Ｗｎがステージ１３１ａに向かって移動するように描画しているが、実際にはステージ１３１ａが矩形基板Ｗｎに向かって移動するものであり、図はステージ１３１ａとともに動く慣性系から見ている。
　図１９（ｂｎ１）で変位センサＤＳ１、ＤＳ２が矩形基板Ｗｎのθ軸の位置ずれを検出すると、図１９（ｂｎ２）のように変位センサＤＳ１、ＤＳ２がθ軸の位置ずれのないアライメント状態を検出するまでステージ１３１ａのθ軸方向の移動を繰り返す。図１９（ｂｎ２）の状態が得られたら、次に図１９（ｂｎ３）のように変位センサＤＳ１、ＤＳ２でＸ軸、変位センサＤＳ３でＹ軸方向の位置ずれを検出し、図１９（ｂｎ４）のように変位センサＤＳ１～ＤＳ３がＸＹ軸方向の位置ずれのないアライメント状態を検出するまでステージ１３１ａのＸ、Ｙ方向の移動を繰り返す。図１９（ｂｎ４）の状態が得られたら、変位センサＤＳ１、ＤＳ２、ＤＳ３でアライメント量を確認し、再び図１９（ｂｎ１）～（ｂｎ４）を繰り返す。
　また、上記実施形態では処理装置Ａｎから基板容器Ｂにｎ矩形基板Ｗｎを搬送する流れについて説明したが、基板容器Ｂｎから処理装置Ａｎに向かって矩形基板Ｗｎを搬送する流れについても同様である。また、処理装置Ａｎから別の処理装置に矩形基板Ｗｎを搬送する流れについても同様である。
　また、例えば本実施形態のロボットが基板反転機能を備えたものであってもよく、周辺の構成が異なる他の基板搬送システムへの本発明の適用も可能である。
　その他の構成も、本発明の第２の形態に係る趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
　さらに、上記第１の形態におけるアライナ４に上記第２の形態におけるアライメント装置１３１を適用してもよく、上記第２の形態におけるロボット１０１、１０２に上記第１の形態における基板反転装置を適用してもよい（これらの場合における図や説明については上記各実施形態を参酌することとし、ここでの記載は省略する）。
本発明は、矩形基板の厚み違い等に拘わらず安定した反転動作を行うことを可能にする、矩形基板の反転装置、それを備えた基板搬送システムに関するとともに、矩形基板のアライメントのための構成や工程の簡素化を図った、矩形基板のアライメント装置、搬送システム及びアライメント方法としての利用が可能である。
　２…基板反転装置
　２１…ハンド
　２２…非接触吸着部
　２２ａ…吸着パッド
　２３…規制部
　２５…接触支持部
　Ｃ…基板搬送システム
　Ｌ１…２辺の対向方向の規制距離
　Ｌ２…基板厚み方向の規制距離
　Ｗ…矩形基板
　Ｗａ…対向２辺
　Ｗ１…幅方向寸法
　Ｗ２…厚み寸法
　１０１、１０２…ロボット
　１０３…アライメント装置
　１３１…アライナ
　１３１ａ…ステージ
　１３２…位置ずれ検出手段（カメラ）
　１３３…制御手段
　ＤＳ１～ＤＳ３…位置ずれ検出手段（変位センサ）
　Ｓｎ…搬送システム
　Ｓ１１２…搬送工程
　Ｓ１１３、Ｓ１１４…載置工程
　Ｓ１２２、Ｓ１２３…検出工程
　Ｓ１２４…補正工程
　Ｓ１２５…復帰工程
　Ｓ１２６、Ｓ１２７…判定工程
　Ｓ１２９…第２の補正工程
　Ｗｎ…矩形基板

Claims (11)

  1. 　矩形基板を把持して反転させるハンドを備えたものにおいて、
    　前記ハンドに、前記矩形基板の表面を非接触で保持する非接触吸着部と、前記矩形基板の２辺が対向する方向及び厚み方向への位置ずれを規制する規制部とを設けたことを特徴とする、基板反転装置。
  2. 　前記非接触吸着部は、前記ハンドに縦横に配置した複数の吸着パッドを通じて矩形基板を非接触吸着するように構成される、請求項１に記載の基板反転装置。
  3. 　前記規制部には、規制状態で、基板の対向２辺に対する対向方向の規制距離が前記矩形基板の同方向寸法よりも大きく、基板厚み方向の規制距離が前記矩形基板の厚み寸法よりも大きい基板受容部が形成される、請求項１に記載の基板反転装置。
  4. 　前記規制部は、前記矩形基板の辺に沿った間欠位置に設けてある、請求項１に記載の基板反転装置。
  5. 　前記ハンドに、前記矩形基板のうち接触が許容される部位を接触支持する接触支持部を更に設けており、この接触支持部は、前記非接触吸着部における矩形基板と非接触吸着部の間に必要なギャップを損ねないように設定される、請求項１に記載の基板反転装置。
  6. 　０．２～４.０ｍｍの範囲の異なる厚みの矩形基板が、処理装置間、または処理装置と基板容器との間に搬送され、請求項１～５の何れかに記載の基板反転装置を備えていることを特徴とする、基板搬送システム。
  7. 　移動可能なステージを備えたアライナと、前記ステージの上方に搬送されて降下前の矩形基板の位置ずれを検出する位置ずれ検出手段と、前記矩形基板の位置ずれが所定範囲外である場合に前記ステージをアライメント開始位置から前記矩形基板との相対変位が解消する受取位置に移動させる制御手段とを備え、制御手段は矩形基板を受け取ったステージをアライメント開始位置に復帰させることを特徴とする、矩形基板のアライメント装置。
  8. 　前記位置ずれ検出手段は、アライメント開始位置に復帰した矩形基板の位置ずれを更に検出し、前記制御手段は、アライメント開始位置に復帰した矩形基板の位置ずれが所定範囲外である場合にステージを更に移動させて矩形基板の位置補正を行う、請求項７に記載のアライメント装置。
  9. 　請求項７又は８に記載のアライメント装置と、前記ロボットを含んで構成される、矩形基板の搬送システム。
  10. 　ロボットによって搬送される矩形基板の位置ずれを修正するものであって、
    　ロボットに保持させた矩形基板をアライナの上方に搬送する搬送工程と、
    　アライナ上方に搬送された矩形基板の位置ずれをアライナ側で検出する検出工程と、
    　アライメント開始位置からアライナのステージを前記検出工程で検出した位置ずれが解消する受取位置に移動させる補正工程と、
    　ロボットに保持させた矩形基板を受取位置に移動した前記ステージ上に載置する載置工程と、
    　矩形基板を載置した前記ステージを前記アライメント開始位置に復帰させる復帰工程と、
    　を実施することを特徴とする、矩形基板のアライメント方法。
  11. 　復帰工程ののち、
    　矩形基板の位置ずれが所定範囲内か否かを判定する判定工程と、
    　所定範囲外と判定した場合に前記ステージの位置補正を行う第２の補正工程と、
    　を更に実施する、請求項１０に記載の矩形基板のアライメント方法。
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