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
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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
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
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。
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。
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
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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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JP2022198303A JP2024084179A (ja) | 2022-12-13 | 2022-12-13 | 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 |
JP2022-198303 | 2022-12-13 |
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Publication Number | Publication Date |
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WO2024111318A1 true WO2024111318A1 (ja) | 2024-05-30 |
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2023
- 2023-10-24 WO PCT/JP2023/038258 patent/WO2024111318A1/ja unknown
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