(57)【要約】【課題】容器及び蓋からなる薄い基板容器を、容器に挟み込む力を作用させることなくハンドリングして、炉内に積層して載置し、炉内から搬出することができ、これにより基板の汚染を防止しながら水蒸気アニール処理をし、かつ炉内処理領域への基板のセット数を高めて、スループットを高めることができる基板容器用ロボットハンドと蓋付基板容器を提供する。【解決手段】水平に位置する蓋付基板容器３の外縁に沿って延び、水平かつ対向して互いに平行に拡縮可能な１対の容器支持枠１２と、容器支持枠を蓋付基板容器の外縁に近接する縮小位置Ｃと離れた拡大位置Ｏとの間で移動させる支持枠駆動装置１４と、支持枠駆動装置を支持し、容器支持枠を間隔を隔てて水平に囲む枠部材１６とを備える。蓋付基板容器３は、その外周の少なくとも一部に所定角度のテーパ下面３ｃを有し、１対の容器支持枠１２は、縮小位置においてテーパ下面に近接しかつ同一角度のテーパ上面１２ａを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送ロボットで移動され、内部に基板を収容する容器とその上に載置する蓋とからなる蓋付基板容器をハンドリングするための基板容器用ロボットハンドであって、
水平に位置する前記蓋付基板容器の外縁に沿って延び、水平かつ対向して互いに平行に拡縮可能な１対の容器支持枠と、
該１対の容器支持枠を蓋付基板容器の外縁に近接する縮小位置と該外縁から離れた拡大位置との間で移動させる支持枠駆動装置と、
該支持枠駆動装置を支持し、前記１対の容器支持枠を間隔を隔てて水平に囲む枠部材とを備え、
前記蓋付基板容器は、その外周の少なくとも一部に所定角度のテーパ下面を有し、
前記１対の容器支持枠は、縮小位置において前記テーパ下面に近接しかつ同一角度のテーパ上面を有する、ことを特徴とする基板容器用ロボットハンド。
【請求項２】
前記蓋付基板容器は、矩形基板を収容する平板状の矩形容器であり、
前記１対の容器支持枠は、矩形容器の対向する２辺に沿って延び両端部が他の２辺に沿って内側に延びるコの字型部材である、ことを特徴とする請求項１に記載の基板容器用ロボットハンド。
【請求項３】
前記支持枠駆動装置は、前記１対の容器支持枠の先端側を対称に駆動する先端駆動部と、前記１対の容器支持枠の末端側を対称に駆動する末端駆動部とからなり、先端駆動部と末端駆動部は同期して作動する、ことを特徴とする請求項１に記載の基板容器用ロボットハンド。
【請求項４】
内部に基板を収容する容器とその上に載置する蓋とからなる蓋付基板容器であって、その外周の少なくとも一部に所定角度のテーパ下面を有する、ことを特徴とする蓋付基板容器。
【請求項５】
前記蓋付基板容器は、矩形基板を収容する平板状の矩形容器である、ことを特徴とする請求項４に記載の蓋付基板容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板容器内に大型基板を収容し基板の汚染を防止しながら水蒸気アニール処理をするための基板容器用ロボットハンドと蓋付基板容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネル用ガラス基板等の大型基板の高圧水蒸気アニール処理において、従来のワーク搬送ロボットハンドは、ガラス基板あるいは、ガラス基板を載置した石英平板を裏面から、直接支持する手段により搬送を行っていた。また、炉内には、櫛歯のような容器支持枠を各柱に備えた石英製基板カセットを設置しておき、容器支持枠に直接ワークを載置していた。しかし、処理中にパーティクル等が発生するため、これらの載置手段では、基板の汚染が問題となっていた。
【０００３】
そこで、パーティクルの浸入を防止するための基板搬送手段として、半導体用ウェハ基板と石英製リングを交互に搬送し、積層させることで、基板表面へのパーティクルの侵入を阻止する「リングスタック搬送」が提案されていた。
また、液晶パネル用ガラス基板を対象とした、パーティクルの浸入を阻止する手段として、液晶パネル用ガラス基板を石英製のトレイに収納して蓋をして全体を覆い、パーティクルの浸入を阻止する「蓋付基板容器」の適用が提案されていた（例えば特許文献１）。
【０００４】
特許文献１の「水蒸気アニール用治具」は、基板を高圧アニール装置内で水蒸気アニール処理する場合に、水蒸気アニール処理の効果を維持したまま、処理中に基板表面に付着するパーティクルやコンタミネーションを大幅に低減することを目的とする。
このため、この治具は、図４に示すように、平板状の基板５１の外縁部５１ａを熱膨張可能に支持して基板を内部に収容する下部支持部材６２と、下部支持部材の上部全体を覆う上部蓋部材６４とからなる。下部支持部材及び／又は上部蓋部材は、基板を処理する温度及び圧力の範囲において、水蒸気分子を導入できかつ所定の粒径以上のパーティクル及びコンタミネーションの侵入を阻止する接触面６２ｄ，６４ｄ又はフィルタを有するものである。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１９２２７号公報、「水蒸気アニール用治具」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来技術によって、高圧水蒸気アニール処理におけるパーティクル低減効果が確認されている。
しかし、従来、液晶パネル用ガラス基板の炉内への積層載置は、人手によって行われていた。そのため、従来のガラス基板搬送用ロボットを用いた基板の炉内への積層載置が望まれていたが、従来の搬送用ロボットによる基板容器のハンドリング、炉内への積層載置には、以下の問題点があった。
【０００７】
（１）容器及び蓋からなる基板容器を、炉内に積層した状態とするには、従来のように裏面から容器を支持できない。
（２）裏面以外から容器を支持する場合、容器の厚さが薄い（１０ｍｍ程度）ため、容器の側面に支持用の加工を施しても、容器を十分に保持可能なロボットの支持爪を挿入できない。
（３）容器側面より容器を挟み込むようにロボットハンドを駆動させた場合、容器が石英であるため、破損する可能性がある。また、支持面内の挟み込む力が均等とならない。
（４）容器には、蓋が固定せずに載置されているため、上方から吸着させることはできない。
（５）従来の基板カセット搭載方式では、炉内処理領域への基板のセット数が最大２０枚であり、スループットを低くする要因の一つとなっていた。
【０００８】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、容器及び蓋からなる薄い基板容器を、容器に挟み込む力を作用させることなくハンドリングして、炉内に積層して載置し、炉内から搬出することができ、これにより基板の汚染を防止しながら水蒸気アニール処理をし、かつ炉内処理領域への基板のセット数を高めて、スループットを高めることができる基板容器用ロボットハンドと蓋付基板容器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、搬送ロボットで移動され、内部に基板を収容する容器とその上に載置する蓋とからなる蓋付基板容器をハンドリングするための基板容器用ロボットハンドであって、
水平に位置する前記蓋付基板容器の外縁に沿って延び、水平かつ対向して互いに平行に拡縮可能な１対の容器支持枠と、
該１対の容器支持枠を蓋付基板容器の外縁に近接する縮小位置と該外縁から離れた拡大位置との間で移動させる支持枠駆動装置と、
該支持枠駆動装置を支持し、前記１対の容器支持枠を間隔を隔てて水平に囲む枠部材とを備え、
前記蓋付基板容器は、その外周の少なくとも一部に所定角度のテーパ下面を有し、
前記１対の容器支持枠は、縮小位置において前記テーパ下面に近接しかつ同一角度のテーパ上面を有する、ことを特徴とする基板容器用ロボットハンドが提供される。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記蓋付基板容器は、矩形基板を収容する平板状の矩形容器であり、
前記１対の容器支持枠は、矩形容器の対向する２辺に沿って延び両端部が他の２辺に沿って内側に延びるコの字型部材である。
【００１１】
前記支持枠駆動装置は、前記１対の容器支持枠の先端側を対称に駆動する先端駆動部と、前記１対の容器支持枠の末端側を対称に駆動する末端駆動部とからなり、先端駆動部と末端駆動部は同期して作動する。
【００１２】
また本発明によれば、内部に基板を収容する容器とその上に載置する蓋とからなる蓋付基板容器であって、その外周の少なくとも一部に所定角度のテーパ下面を有する、ことを特徴とする蓋付基板容器が提供される。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記蓋付基板容器は、矩形基板を収容する平板状の矩形容器である、ことを特徴とする請求項４に記載の蓋付基板容器。
【発明の効果】
【００１４】
上述した本発明の構成によれば、蓋付基板容器が、その外周の少なくとも一部に所定角度のテーパ下面を有し、１対の容器支持枠が、縮小位置において蓋付基板容器のテーパ下面に近接しかつ同一角度のテーパ上面を有するので、１対の容器支持枠を蓋付基板容器の外縁から離れた拡大位置に広げた状態で、上方から蓋付基板容器の高さまで接触することなく下降させ、その位置で蓋付基板容器の外縁に近接する縮小位置に移動させることにより、１対の容器支持枠のテーパ上面を蓋付基板容器のテーパ下面に接触することなく近接させることができる。
【００１５】
この状態で搬送ロボットにより基板容器用ロボットハンドを水平を維持したまま上昇させると、１対の容器支持枠のテーパ上面に蓋付基板容器のテーパ下面が載った状態となり、蓋付基板容器に無理な力（挟み込む力）を作用させることなく基板容器用ロボットハンド上に蓋付基板容器を移載することができる。
【００１６】
また、蓋付基板容器が、矩形基板を収容する平板状の矩形容器であり、１対の容器支持枠が、矩形容器の対向する２辺に沿って延び両端部が他の２辺に沿って内側に延びるコの字型部材である構成により、搬送中の緊急停止時においても、容器及び蓋がロボットハンドから落下するのを防止することができる。
【００１７】
従って、容器及び蓋からなる薄い基板容器を、容器に挟み込む力を作用させることなくハンドリングして、炉内に積層して載置し、炉内から搬出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１９】
図１は、本発明による基板容器用ロボットハンドの全体斜視図である。本発明の基板容器用ロボットハンド１０は、図示しない搬送ロボットで移動され、後述する蓋付基板容器３（図２参照）をハンドリングするためのロボットハンドである。
【００２０】
図２は、本発明の蓋付基板容器の模式的斜視図である。
本発明の蓋付基板容器３は、内部に基板１を収容する容器３ｂと、その上に載置する蓋３ａとからなる。蓋付基板容器３は、この例では矩形基板１を収容する平板状の矩形容器である。蓋付基板容器３は石英、ＳｉＣ、グラファイト又は無アルカリガラスからなり、全体の厚さが１０ｍｍ程度であるのが好ましい。
【００２１】
図１において、本発明の基板容器用ロボットハンド１０は、１対の容器支持枠１２、支持枠駆動装置１４、及び枠部材１６を備える。
【００２２】
１対の容器支持枠１２は、水平に位置する蓋付基板容器３の外縁に沿って延び、水平かつ対向して互いに平行に拡縮可能に支持されている。
この例において、１対の容器支持枠１２は、矩形容器３の対向する２辺（この図で長辺）に沿って延び、両端部が他の２辺（この図で短辺）に沿って内側に延びるコの字型部材である。
なお、本発明はこの構成に限定されず、蓋付基板容器３が円板状であり、１対の容器支持枠１２が半円形又は円弧形状であってもよい。
【００２３】
支持枠駆動装置１４は、１対の容器支持枠１２を蓋付基板容器３の外縁（この図で長辺）に近接する「縮小位置」Ｃと、蓋付基板容器３の外縁から離れた「拡大位置」Ｏとの間で移動させる機能を有する。
この例において、支持枠駆動装置１４は、１対の容器支持枠１２の先端側を対称に駆動する先端駆動部１４Ａと、１対の容器支持枠１２の末端側を対称に駆動する末端駆動部１４Ｂとからなり、先端駆動部１４Ａと末端駆動部１４Ｂは同期して作動するようになっている。
支持枠駆動装置１４には、例えば、ボールネジ、直動シリンダ、ラックピニオン、ロッドレスシリンダ等を用いることができる。
【００２４】
枠部材１６は、１対の容器支持枠１２及び支持枠駆動装置１４を支持し、１対の容器支持枠１２を間隔を隔てて水平に囲む部材である。この部材は、ロボットハンドの本体でありその基部１６ａが図示しない搬送ロボットに連結され、水平を保持して移動される。
【００２５】
図３は、図１のＡ−Ａ断面を示す模式図である。
この図に示すように、蓋付基板容器３（容器３ｂ）は、その外周の少なくとも一部に所定角度（例えば水平に対し４５度）のテーパ下面３ｃを有する。
また、１対の容器支持枠１２は、縮小位置Ｃにおいてテーパ下面３ｃに近接し、かつ同一角度のテーパ上面１２ａを有する。縮小位置Ｃにおいて、テーパ下面３ｃとテーパ上面１２ａは直接接触せず、わずかな隙間を隔てて近接するようになっている。
【００２６】
以下、本発明の構成をさらに詳細に説明する。
蓋付基板容器３（容器３ｂ）の周囲の側面及び容器支持枠１２の容器支持面１２ａの角度は水平に対して４５度の斜面面であるのがよい。なお、本発明はこの角度に限定されず、その他の角度でもよい。
容器３ｂ及び蓋３ａを積層載置するために、本発明では容器側面の斜面部３ｃを支持する。
また、容器支持面３ｃのねじれを抑制するために、ロボットハンドの枠部材１６は、蓋付基板容器３を囲うように構成し、ハンド内側に容器支持枠１２と、支持枠の駆動機構（支持枠駆動装置１４）を設置する。
また、容器支持面１２ａの駆動が均等となるように、ロボットハンドの駆動機構（支持枠駆動装置１４）をハンドの縦方向に２ヶ所設置する構成とした。
さらに、搬送中の緊急停止時においても、容器３ｂ及び蓋３ａがロボットハンドから落下するのを防止するために、トレイの縦方向の側面を支持する爪（両端部１２ｂ）をロボットハンドに備えた。
また、容器３が炉内にて、微小にずれていた場合においても、容器支持枠１２が容器に接触しないよう、支持面を全て斜面とし、支持部の駆動時は、容器に接触しない十分な間隔のとれる構成とした。
【００２７】
図１及び図３に示すように、本発明のロボットハンド１０は、パーティクルの浸入を阻止する液晶パネル用ガラス基板を収納するための石英製容器３と、石英製蓋及び容器をハンドリングし積層載置するロボットハンド機構から構成される。
容器３ｂは図２に示したように、両端部１２ｂを含む側面全周を角度４５度のテーパ加工を施した形状となる。
ロボットハンド機構は、容器の周囲を囲うような形状のハンド本体（枠部材１６）、ハンド本体で囲まれた内側に容器を支持する容器支持枠１２、及び容器支持枠１２を駆動させるアクチュエーター（支持枠駆動装置１４）から構成される。
容器支持枠１２の支持面は角度４５度のテーパ加工を施した形状となる。
容器を持ち上げる際に、ロボットハンド自体は、駆動しない構造となる。
支持部を駆動させる機構は、ロボットハンドの長手方向２箇所に配置し、支持部が均等に駆動する構造となる。
【００２８】
上述した構成により、容器及び蓋を炉内へ液晶パネル用ガラス基板搬送ロボットを用いて積層載置することが可能となり、液晶パネル用ガラス基板の高圧水蒸気アニール処理において、従来問題となっていたパーティクルの浸入を阻止する容器を使用しての自動基板搬送が可能となる。
また容器を側面より、破損の可能性が少なく、均等に支持することが可能となる。
さらに、容器を炉内へ積層載置した場合、従来のように容器と容器の間のスペースが不要となるため、従来の２倍程度の基板を炉内へ装填することが可能となる。従って、このロボットハンド機構を用いることで、装置全体のスループットが大幅に向上する。
【００２９】
以下、上述した本発明のロボットハンド１０を用いた各搬送工程を説明する。
【００３０】
＜容器取り出し時＞
１．容器及び蓋（蓋付基板容器３）の上部にロボットハンド１０を移動する。
２．容器支持枠１２が開いた状態で、ロボットハンド１０を容器側面高さ位置へ下降する。
３．容器支持枠１２を容器と接触しない位置（３〜５ｍｍの間隔の空いた位置）まで閉じる。
４．ロボットハンド１０を上昇させる。この上昇の過程でテーパ上面１２ａが容器と接触し保持する。
５．水平を保持して搬送する。
炉内より取り出しの場合、最上段の容器及び蓋から搬送する。
以上の動作を４０セット行う。
【００３１】
＜容器載置時＞
１．容器及び蓋（蓋付基板容器３）の載置位置上部まで、ロボットハンド１０を移動する。
２．ロボットハンド１０を下降させる。容器底面が載置面に接地により、容器支持枠１２の保持から開放される。
３．容器支持枠１２を開く。
４．ロボットハンド１０を上昇させる。
炉内への載置の場合、最下段の容器及び蓋から水平を保持して搬送する。
以上の動作を４０セット行う。
【００３２】
上述した本発明の構成によれば、蓋付基板容器３が、その外周の少なくとも一部に所定角度のテーパ下面３ｃを有し、１対の容器支持枠１２が、縮小位置において蓋付基板容器のテーパ下面に近接しかつ同一角度のテーパ上面１２ａを有するので、１対の容器支持枠１２を蓋付基板容器３の外縁から離れた拡大位置Ｏに広げた状態で、上方から蓋付基板容器の高さまで接触することなく下降させ、その位置で蓋付基板容器の外縁に近接する縮小位置Ｃに移動させることにより、１対の容器支持枠のテーパ上面１２ａを蓋付基板容器のテーパ下面３ｃに接触することなく近接させることができる。
【００３３】
この状態で搬送ロボットにより基板容器用ロボットハンド１０を水平を維持したまま上昇させると、１対の容器支持枠のテーパ上面１２ａに蓋付基板容器のテーパ下面３ｃが載った状態となり、蓋付基板容器３に無理な力（挟み込む力）を作用させることなく基板容器用ロボットハンド１０上に蓋付基板容器３を移載することができる。
【００３４】
また、蓋付基板容器３が、矩形基板１を収容する平板状の矩形容器であり、１対の容器支持枠１２が、矩形容器の対向する２辺に沿って延び両端部が他の２辺に沿って内側に延びるコの字型部材である構成により、搬送中の緊急停止時においても、容器及び蓋がロボットハンドから落下するのを防止することができる。
【００３５】
従って、容器及び蓋からなる薄い基板容器３を、容器に挟み込む力を作用させることなくハンドリングして、炉内に積層して載置し、炉内から搬出することができる。
【００３６】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができることは勿論である。
【００３７】
例えば、パーティクル低減を必要とする高圧水蒸気アニール以外の雰囲気による熱処理装置の搬送、スループット向上を必要とした基板カセット搭載型バッチ処理装置の基板トレイ積載型への改造、等にも本発明を適用することができる。
【００３８】
また、容器支持枠１２の駆動用のアクチュエーターをロボットハンド先端及びハンド根元など基板包絡と干渉しない位置に取り付けることにより、複数の容器及び蓋（蓋付基板容器３）を同時にハンドリングすることができる。
また、容器支持面３ｃの角度を４５度以外の角度にして保持してもよい。
また、テーパ加工を４辺ではなく、２辺のみとしてもよい。
さらに、吸着パッドを用いて、容器の保持をより確実に行ってもよい。この場合、吸着していることにより、容器が落下またはずれた場合のセンサの役割を果たすこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による基板容器用ロボットハンドの全体斜視図である。
【図２】本発明の蓋付基板容器の模式的斜視図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面を示す模式図である。
【図４】特許文献１の「水蒸気アニール用治具」の模式図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  基板、３  蓋付基板容器（石英製容器）、
３ａ  蓋、３ｂ  容器、３ｃ  テーパ下面（容器支持面、斜面部）、
１０  基板容器用ロボットハンド、
１２  容器支持枠、１２ａ  テーパ上面（容器支持面）、１２ｂ  両端部、
１４  支持枠駆動装置、
１４Ａ  先端駆動部、１４Ｂ  末端駆動部、
１６  枠部材、１６ａ  基部
【図１】
2008227200.tif 000003
【図２】
2008227200.tif 000004
【図３】
2008227200.tif 000005
【図４】
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