(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を縦状態で保持して進退移動し収納区画に対して出し入れ操作するハンド部及び前記ハンド部を進退自在に移動させる進退移動装置を含むマニピュレータ機構と、前記マニピュレータ機構を支持すると共に上下動かつ旋回自在に設けられた肩部と、前記ハンド部に保持させた基板の面を上または横方向に向けて変換配置させる面変換装置と、を備え、
前記マニピュレータ機構は、前記ハンド部をその側面に沿って進退自在に保持すると共に前記進退移動装置を保持するケーシングを含み、
前記面変換装置は、前記肩部に設けられた軸受部と、前記ケーシングを固定して保持すると共に前記ハンド部の進退移動方向に平行な揺動軸回りに前記ケーシングを揺動させるべく前記軸受部に軸支された揺動軸部を含み、
前記ハンド部は、基板の面が前記ケーシングの側面に沿うように基板を保持して進退移動させる、
ことを特徴とする基板の搬送装置。
【請求項２】
前記揺動軸部は、前記軸受部に回動自在に軸支された前記揺動軸と、前記揺動軸と前記ケーシングの間に介在して両者を固定する揺動板と、前記揺動板に取り付けられたギヤドモータを含む、
ことを特徴とする請求項１記載の基板の搬送装置。
【請求項３】
前記進退移動装置は、前記ケーシングと前記ハンド部の間に介在して、前記ハンド部を進退移動自在に支持すると共に前記ケーシングの側面に沿って進退移動する移動台板を含む、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の基板の搬送装置。
【請求項４】
基板を縦状態で保持し進退移動して収納区画に対して出し入れ操作するハンド部で基板を保持し、前記ハンド部を進退自在に保持するケーシングを揺動させて必要に応じて基板の面を上または横方向に向けて変換しつつ搬送する基板の搬送方法であって、
前記ハンド部により基板の面が前記ケーシングの側面に沿うように後退させた状態で前記ハンド部の進退移動方向に平行な揺動軸回りに前記ケーシング及び基板全体を揺動させて基板の面を変換させつつ搬送する、
ことを特徴とする基板の搬送方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ガラス基板など、薄板状の各種基板を自動搬送する基板の搬送装置及び基板の搬送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば電子ディスプレイデバイスの画面用ガラス基板の表面にレジスト膜を形成させて電極等を形成させ、各種受、発光用の画面を製造するに際しては、例えば、ガラス基板表面にプラズマＣＶＤや、スパッタリング装置により金属薄膜を成膜させ、レジスト塗布前の洗浄を行ない、塗布前乾燥をし、レジストの塗れ性向上のために密着増強剤（ＨＭＤＳ）を表面に付着させて、塗布前冷却・温調を行ない、その後各種コータ装置を用いてレジストを金属膜上に塗布し、溶剤蒸発のためにプリベークさせ、更に露光前温調を行ない、露光マスクを介して露光パターンをレジストに形成させ、現像処理により非感光部分のレジストを剥離させ、ポストベーク後、エッチング処理により露出した金属部分を薬品で溶かし、最後に形成すべき金属膜表面に保護膜として形成させていたレジスト膜を剥離させ基板面に金属電極パターンを形成させるのが通常である。
このようなガラス基板の各工程間の搬送については、従来例えば特開平８−２８８３６４号に示すように棚状のカセットにガラス基板を水平多段に収納し、このカセットから薄板状ワークとしての基板を１枚づつ出し入れさせて、カセット位置と各種処理作業位置とに基板を搬送し、結果としてカセットに対して基板を積み降ろしする自動搬送装置が公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近時、電子計算機用のディプレイ装置画面や壁掛け式の家庭用のテレビジョン画面、その他の大型電子ディスプレイデバイスの需要が高く、その製造にあたって、例えば８００×７００ｍｍほどの大型のディスプレイデバイス用のガラス基板のクリーンルーム内での各工程間の搬送移動が問題となっている。すなわち、図１３に示すように、従来のカセットＫ内に水平に収納させたガラス基板の中央部分が大きく撓み、このため各上下の基板間の高さ方向の隙間のピッチＰを搬送用のロボットのハンドが入れる程度に大きくとらねばならず、このためカセット自体が高さ方向にも大型化、重量化し、高速搬送に不適切となるうえ、多段の上方部分の基板の出し入れができるようにハンドを支持する搬送ロボットの上下駆動幅を大きくとらねばならず、その結果、ロボット本体を大型化させ、工場内パスライン（受け渡し高さ）を高くする問題があった。しかも、クリーンルーム内の専有面積を大きくさせる結果、同クリーンルームの維持管理コストを高いものとさせる問題があった。さらに、水平多段置き状態でカセット内にガラス基板を収容しておくことにより、ガラス基板そのものに湾曲状の変形を生じさせるおそれがあるという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その１つの目的は大型のガラス基板等の搬送においても搬送装置全体を大型化、重量化させないようにし省スペースを実現させてクリーンルーム内の占有空間を大きくしないように維持させることである。本発明の他の目的は、大型の基板搬送のわりに軽量の装置構成により高速搬送を実現させることである。さらに本発明の他の目的は、高速搬送実現により処理工程全体のサイクルタイムを短縮させることである。さらに、本発明の他の目的は、搬送装置の小型化を実現させて工場内パスラインを低く維持することである。更に本発明の他の目的は、基板の湾曲変形を防止して各種基板製品の製品精度を高度に保持することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る基板の搬送装置は、基板を縦状態で保持し進退移動して収納区画に対して出し入れ操作するハンド部及びハンド部を進退自在に移動させる進退移動装置を含むマニピュレータ機構と、マニピュレータ機構を支持すると共に上下動かつ旋回自在に設けられた肩部と、ハンド部に保持させた基板の面を上または横方向に向けて変換配置させる面変換装置と、を備え、上記マニピュレータ機構は、ハンド部をその側面に沿って進退自在に保持すると共に進退移動装置を保持するケーシングを含み、上記面変換装置は、肩部に設けられた軸受部と、ケーシングを固定して保持すると共にハンド部の進退移動方向に平行な揺動軸回りにケーシングを揺動させるべく軸受部に軸支された揺動軸部とを含み、ハンド部は、基板の面がケーシングの側面に沿うように基板を保持して進退移動させるようになっている。
【０００６】
上記構成において、揺動軸部は、軸受部に回動自在に軸支された揺動軸と、揺動軸とケーシングの間に介在して両者を固定する揺動板と、揺動板に取り付けられたギヤドモータを含む、構成を採用することができる。
【０００７】
上記構成において、進退移動装置は、ケーシングとハンド部の間に介在して、ハンド部を進退移動自在に支持すると共にケーシングの側面に沿って進退移動する移動台板を含む、構成を採用することができる。
【００１０】
また、上記の目的を達成するために、本発明に係る基板の搬送方法は、基板を縦状態で保持し進退移動して収納区画に対して出し入れ操作するハンド部で基板を保持し、ハンド部を進退自在に保持するケーシングを揺動させて必要に応じて基板の面を上または横方向に向けて変換しつつ搬送する基板の搬送方法であって、ハンド部を後退させた状態でハンド部の進退移動方向に平行な揺動軸回りにケーシング及び基板全体を揺動させて基板の面を変換させつつ搬送する、ことを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明に係る基板の搬送装置１０を含むクリーンルーム等の作業室内の要部概略斜視図である。搬送装置１０は、図１に示すように、カセット１４を載置したテーブル１２に隣接配置される無人搬送車１６上に設置されたロボット本体１８に設けられており、カセット１４に縦に収納された基板Ｇを縦状態で保持して出し入れ操作するハンド部３２及びハンド部３２を進退自在に移動させる進退移動装置７０を含むマニピュレータ機構３４と、マニピュレータ機構３４を支持すると共に上下動かつ旋回自在に設けられた肩部３８と、ハンド部３２に保持させた基板Ｇの面を上または横方向に向けて変換配置させる面変換装置７２とを備えている。
そして、マニピュレータ機構３４は、ケーシング７８を含む。ケーシング７８は、その側面に沿ってハンド部３２を進退自在に保持すると共に進退移動装置７０を保持している。また、面変換装置７２は、肩部３８に設けられた軸受部７４と、ケーシング７８を固定して保持すると共にハンド部３２の進退移動方向に平行な揺動軸１２４回りにケーシング７８を揺動させるべく軸受部７４に軸支された揺動軸部７６を含んでいる。
尚、無人搬送車１６は駆動用モータ１７を搭載し、例えば無人で有軌道を走行するようになっている。搬送車の具体的構成は任意である。テーブル１２に隣接して直線移動する搬送コンベヤを設置し、この搬送コンベヤ上にロボット本体１８を設置して一方向の移動をコンベヤによらしめても良い。
【００１７】
カセット１４は例えば薄板状のワーク体、例えば液晶やＰＤＰ画面用の複数のガラス基板Ｇを縦方向に収納するものであり、ロボット本体１８は、このカセット１４に対してガラス基板Ｇを縦配置させた状態で１個づつ入れ操作、或は出し操作を行なう。
【００１８】
図９、１０において、カセット１４は、中空直方体状の枠体から構成されており、各面を開口させてある程度の板幅のリブ２０により全体として直方体形状に形成されている。このカセット１４は正面からのみ基板Ｇの出し入れが可能であり、背面側には横方向にストッパロッド２２が横架されている。図に示すように、このカセット１４の正面及び背面の各上下の辺２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄの縁には内側に向けて位置決め部２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄが設けられており、この位置決め部２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄにより区画されて収納区画２３が形成される。これら位置決め部２６は直接的には基板Ｇを所定の角度に縦収納保持する。基板の縦の角度は直角状態でも良いし、直角状態からある程度傾斜させた略直角状態、或は傾斜させた傾斜状態であっても良い。実施例においては、上位置決め部２６ａ、２６ｃと下位置決め部２６ｂ、２６ｄにより基板Ｇは所定角度に並列配置されている。
【００１９】
実施例において、正面側及び背面側の上位置決め部２６ａ、２６ｃは、台形状の複数の受け突起２８が同様の台形状の空隙２９と直列状に交互に配置されてそれぞれの上辺に沿うようにラック歯状に形成されている。一方、この上辺側の位置決め部２６ａ、２６ｃに対向して下側の各辺には下位置決め部２６ｂ、２６ｄが設けられており、三角形状の凸部３０と同様の三角形状の凹部３１を交互に直列状に形成させて三角のこぎり歯状に形成されている。凹部３１は三角形状でなくとも良く、基板の下端部分との接触部分を少なくするために湾曲状の凹凸を交互に連続させた波形状、或はその他の単一又は複数の曲面構成としても良い。或は少なくとも凹凸のうちの凹部を凹状に湾曲して形成させ、凸状部分は平坦或はその他の形状としても良い。具体的構成は任意に設定しても良い。
【００２０】
実施例において、これらの凹部３１の底に収納される基板Ｇの下端部が点接触状に載置される。また、上位置決め部２６ａ、２６ｃの逆台形状の空隙２９内には基板Ｇの上端側の一部が突入するように配置される。すなわち取り出し、差し入れし、一次的に収納する基板Ｇを縦に配置収納させたときにその下端は、下位置決め部２６ｂ、２６ｄに載置された状態で上位置決め部２６ａ、２６ｃの空隙２９の天内壁２７よりも上端がやや下方に位置し、かつ、該台形状受け突起２８の下端よりやや高い位置となるようにこれらの上下位置決め部が設定されている。
【００２１】
本実施例では、この上位置決め部２６ａ、２６ｃの受け突起２８と三角形状凸部３０は互いに位相をずらせて配置してあり、図１１に示すように、基板Ｇの下端が下位置決め部の三角形状の凹部３１の底部に載置された状態では例えば鉛直方向に対して約７度傾斜して収納配置されている。
【００２２】
これによって例えば厚さが１ミリメートル前後で大きさが８００×６００ｍｍ程度のガラス基板の場合にはこのようにカセット１４内で常時立てた状態で収納保持でき、よって、長時間載置させ、格納させた状態として置いていても撓みぐせや円弧状の変形等を生じることがない。また、立てた状態、すなわち縦配置状態であるから水平多段格納方式の場合に比べて撓み量が非常に少なく、よって、並列する各基板Ｇの間隔Ｓを小さく設定しても良く、カセット全体を小型化できる。
【００２３】
実施例において上位置決め部２６ａ、２６ｃの台形状受け突起２８の斜辺角度Ｒは基板Ｇの収納配置状態の傾斜角度Ｍよりもより大きい角度に設定されており、これによって、基板Ｇの上端部分が上位置決め部に略点接触状態で当接して接触面積を極減し、基板への摩擦やキズ入りその他の不良原因を生じさせないようにしている。
【００２４】
実施例にかかわらず、受け突起２８や下側の三角形状凸部、或は凹部３０、３１の形状は任意に構成しても良く、単にコ字状の平坦な底壁、或は天壁等の凹部としても良い。また、配置も上下が同じ位相となるように形成させても良い。また、必ずしも傾斜して配置させるようにしなくとも良く、後述するマニピュレータ機構のハンド部が出し入れ自在に移動し得る空間が隣接する基板Ｇどうしの間にあれば良い。したがって基板Ｇは鉛直状態で配列保持し得るようにしても良い。さらに、傾斜角度も任意に設定しても良い。
【００２５】
図示しないが、図１１の正面側のリブ２０の下位置決め部２６ｂの外縁側には例えば三角形状の凸部３０の上端位置程度の高さの飛び出し防止板を横長に取りつけて正面側への飛び出し防止を行なうようにしても良い。
【００２６】
図１において、搬送装置１０はロボット本体１８に設けられ、搬送すべき基板Ｇを縦状態でカセット１４から出し入れ操作するハンド部３２を含むマニピュレータ機構３４と、このマニピュレータ機構３４を支持し、本体枠３６に支持されて上下動自在かつ旋回自在に設けられた肩部３８と、を備えている。
【００２７】
図１において、搬送車１６上には基台に安定支持された８角形筒状のロボットの本体枠３６が設置されている。この本体枠３６内には上下動機構４２及び旋回機構４４が内蔵されており、これによって、同本体枠３６の中央から上方に突設させた円柱状の肩部３８を上下動かつ旋回自在に支持している。
【００２８】
実施例図３に示すように、本体枠３６内には縦に配置させた４本のリニアガイド（図示せず）に縦移動案内されるように案内孔をスライド自在に貫装させた移動板４６が設置されている。この移動板４６の突出ブロックには転動するボールを内蔵させたナット部４８が設けられるとともに、このナット部４８に縦に配置されたネジ軸５０が螺合しており、これによってボールネジ機構を構成している。この上下動の案内機構としてはラック・ピニオン機構やベルト送り機構その他任意の案内機構を用いて良い。
【００２９】
一方、本体枠３６内の下面側には上下駆動用モータ５２が設けられており、ネジ軸５０の下端側に固定したプーリ５４と、モータ５２の出力軸とにベルト５６を調帯させることによりモータ５２の回転により移動板４６が上下に移動するようになっている。また、移動板４６にはケース体５８が取付固定されており、このケース体５８に肩部３８を支持させた旋回機構４４が取りつけられ、これにより、肩部３８を上下動自在に移動させる。実施例において、上下動機構４２は、ナット部４８、ネジ軸５０、モータ５２及び案内機構としてのリニアガイドを含む。直進変位量は例えばリニアエンコーダ等のセンサを用いて制御装置を介して任意の移動範囲を微小に設定し得るようにしてある。上下動機構はこの実施例構成に限らないが、高精度に微小移動範囲を制御移動可能な構成の方がより好適である。
【００３０】
図３において、ボールネジ機構のナット部４８はネジ軸５０の略上端側に移動させた状態を示しており、したがって、移動板４６に固定させたケース体５８も本体枠３６の略上端位置にある。図において、ケース体５８の側面側には旋回駆動用モータ６０が固定されている。また、このケース体５８の内部上端側には図示しない軸受が取りつけられており、この軸受に軸支され、かつ減速機構を介して主軸６２が上下方向を軸として回転自在に設けられている。そして、この主軸６２にはタイミングプーリ６４が固定されている。また、旋回駆動用モータ６０の出力軸にはタイミングプーリ６６が連結されており、このタイミングプーリ６６と６４間にタイミングベルト６８を調帯させている。これにより、モータ６０が回転すると主軸６４が回転し同主軸６４に固定された肩部３８を微小範囲にわたって旋回駆動することとなる。実施例において、旋回機構４４は、モータ６０と、タイミングプーリ６４、６６と、タイミングベルト６８と、主軸６２と、を含む。この旋回機構４４も実施例構成に限定されるものではなく、任意の旋回駆動構成としても良い。
【００３１】
図１、４において、肩部３８の上端側にはマニピュレータ機構３４が取りつけられている。したがってこのマニピュレータ機構３４自体が、上下動及び旋回動する。前述のように、マニピュレータ機構３４は、縦に収納された基板Ｇを縦状態で出し入れ操作するハンド部３２を備えている。
【００３２】
図４ないし図６において、マニピュレータ機構３４は、肩部３８に支持され、ハンド部３２をカセット１４の収納区画２３内に進退自在に移動させる進退移動装置７０を有している。実施例において、このマニピュレータ機構３４は、後述する面変換装置７２としての軸受部７４と、この軸受部７４に揺動自在に軸支された揺動軸部７６を介して肩部３８に支持されている。
【００３３】
図５、６において、肩部３８の上端側に支持されて直方体状のケーシング７８が取りつけられており、このケーシング７８は、長手をカセット１４方向に向けて配置されている。このケーシング７８内にはサーボモータ８０と、カセット１４方向に向かう方向を長手として設けられたネジ軸８２と、これに進退螺合するナット部８４とからなるボールネジ機構８６と、ナット部に固定された移動台板８８と、この移動台板８８に取りつけられたストローク機構９０が設けられている。そして、このストローク機構９０に連結されて任意のストローク幅でこのケーシング７８から離開、復帰するハンド部３２が進退移動自在に取りつけられている。
【００３４】
図６において、ネジ軸８２端部に設けられたプーリ９２とサーボモータ８０にはベルト９４が調帯されている。また、ボールネジ機構８６のナット部８４にはケーシング７８から一部を外部に突出させたＬ字状の連結部材９６が固定されており、この連結部材９６が、該ケーシング７８に隣接し、同ケーシングの外部側面側であって近接離隔位置に長手方向に沿うように形成した横長台形状の移動台板８８に固定されている。図４において、ケーシング７８の上面には長孔７９が穿孔されており、連結部材９６はこの長孔を介してＬ字状のアームを外側面側に突設させ、同長孔内をケーシング７８の長手方向、すなわちＹ方向に移動することにより、同時に移動台板８８を移動させる。
【００３５】
図４において、ケーシング７８の連結部材９６の突出端側の側面にはレール９８が固定されており、このレール９８に直進案内されるようにスライダ１００がスライド自在に係合し、リニアガイド機構を形成している。このスライダ１００はケーシング７８の側壁から少許離隔した位置に平行面状に配置された移動台板８８に固定されており、長手方向すなわち、カセット１４方向へのハンド部３２の進退移動を案内する。
【００３６】
図に示すように、移動台板８８の下端部の両端側には２個のプーリ１０２ａ、１０２ｂが取りつけられており、このプーリにワイヤ１０４が調帯されている。また、移動台板８８の外面側にはさらにレール１０６がレール９８と平行に固定されている。そしてこのレール１０６にスライド自在にスライダ１０８が取りつけられ、このリニアガイド機構のスライダ１０８に二股フォーク状の先端側をカセット１４方向に向けた厚板状のハンド部３２が固定されている。
【００３７】
また、図５、６に示すようにプーリ１０２ａ、１０２ｂに調帯されたワイヤ１０４の下架設部１０４ｂとハンド部３２間は固定部材１１０により連結されている。さらに、該ワイヤ１０４の上架設部１０４ａの一部がケーシング７８の外壁に止め部材１１２を介して止め固定されている。これによっていわゆる倍ストローク機構を構成し、連結部材９６を介して移動台板８８がカセット１４方向に向けて移動するとき、同移動台板８８の移動しろとワイヤ１０４の下架設部の移動しろを加えた移動しろぶんを直進移動することとなる。
【００３８】
本実施例において、進退移動装置７０はこの倍ストローク機構としての移動台板８８、プーリ１０２ａ、１０２ｂ、上架設部の一部をケーシング７８側に固定され、かつ下架設部の一部をハンド部３２側に固定されたワイヤ１０４を含む。
【００３９】
さらに、前記したマニピュレータ機構３４は、この進退移動装置７０と、ハンド部３２に設けられ、同ハンド部をカセット１４の収納区画２３内に縦状態で進入させて縦収納された基板Ｇを保持する保持手段３５と、を含む。保持手段３５は、縦状態で収納区画２３内に挿入させたハンド部３２をして縦収納された基板Ｇを保持させるものである。ハンド部３２に吸着させて保持させるようにしても良いし、ハンド部の下端側に長手方向に沿って受縁を形成させ、これに下面から受けさせて保持するようにしても良い。また、流体圧、電子、電気的手段により浮動状に基板を保持させ、かつ、基板に物理的或は電気的の特性を変化させないような手段により外部に引出操作をし、基板をハンド部のコントロール下におけるようにし得る構成であれば良い。実施例において、保持手段３５は、ハンド部表面に吸着孔を形成させて吸引保持する吸着機構から構成されている。実施例においてマニピュレータ機構３４はハンド部に設けられ、ハンド部３２をカセット１４の収納区画２３内に縦状態で進入させて縦収納された基板を吸着保持する吸着孔１１４を備えている。図４において、このハンド部３２は、フォーク状の２本の先鋭状の脚部３２ａを有するように、アルミニウム型材を２枚合わせして形成されたハンド部本体３３から成る。実施例において６個の吸着孔１１４がハンド部本体３３の一表面側（ケーシング７８の取付位置とは逆側となる側面）に設けられている。この吸着孔には吸着用パッドが接着固定されており、ガラス基板等との接触時のキズ入りや損傷を防止している。このハンド部３２の内部側には予めこれらの吸着孔１１４に連通するように図示しない通気溝が形成されており、この通気溝に通気ホース１１６が接続され、さらにこのホース１１６が吸引駆動する図示しない吸引駆動用モータに接続され、吸引負圧力を生じさせることにより吸着孔１１４によりカセット１４の収納区画２３内に縦収納させた基板Ｇを吸引チャック保持するものである。吸引駆動用モータにより生起される吸引負圧力は取り扱う基板Ｇを縦にした状態で側面側から吸着してハンド部３２により、充分浮動状に支持し得る負圧力が必要である。ハンド部３２の具体的構成は実施例に限定されるものではない。単に、平板状に形成しても良いし、その他任意の形状としても良い。薄板状の基板を縦置きで複数枚収容した状態で、基板Ｇの間隔幅内にハンド部を挿入させて吸着する必要があるから、できるだけ強度があり、しかも薄型である方が好適である。
ここで、ハンド部３２の材質は軽合金、その他の合金、或は金属あるいは硬性のプラスチック樹脂、その他の素材でも良い。カセット１４は開口を有しないものでも良い。外形形状も任意に設定して良い。搬送上安定的に載着し得る形状であるものが好ましい。肩部３８あるいはマニピュレータ機構３４の構成によってはマニピュレータ機構３４そのものを上下動、旋回自在な構成とすると同視できる場合もあり、このような場合でも本願発明に含まれる。保持手段３５はハンド部３２の表面に吸着孔１１４を設けて吸引負圧力により基板Ｇを側面側から吸着保持して縦状態で取り扱うようにしているが、吸着孔１１４の数は１個でも複数個でも良い。吸着孔１１４の大きさ、形状、構造は任意である。吸着状態で基板Ｇを上昇させるときに下方にずれないようにハンド部３２の下面側にフック状の引っ掛け部を取りつけても良い。また、吸着保持のみならず、カセット１４の背面側から正面開口側に向けて押動させ、下面に受着し得る部材を用いて取り出せるようにしても良い。さらに、流体圧により基板Ｇを縦状態で保持上昇させ得る構成としても良い。マニピュレータ機構３４は倍速機構等を用いているが、単にリニアガイド機構そのものでハンド部３２をカセット方向に向けて進退スライドさせるようにしても良い。
【００４０】
このように、縦収納区画を備えたカセット１４と、縦収納された基板Ｇを縦状態で出し入れ操作するハンド部３２を備えたマニピュレータ機構３４と、このマニピュレータ機構３４を上下動かつ旋回自在に支持する肩部３８と、を有し、マニピュレータ機構３４を進退移動装置７０と、ハンド部３２に設けた保持手段３５と、を含む構成とすることにより、まず、カセット１４の本体容積そのものを小さくできる。例えば多段水平置き用の従来カセットに対して６５０×８３０ｍｍタイプのガラス基板で約半分の容積で構成できることが確認されている。さらに基板としてのガラスの撓みが非常に少ない。したがって、基板の湾曲状の変形がほとんどなく、製品の基本的な構成部品の精度を良好に保持できる。また、無人或は有人の無軌道、あるいは有軌道搬送車にカセットを積載して走行させるときに基板への重力による撓み方向へのストレスが少ない。
【００４１】
さらに、上下動すなわち、Ｚ軸方向のストロークが少なく、ロボットの軽量化が達成でき、高速搬送が可能である。また、作業室すなわち、クリーンルーム全体に占めるスペースが小さくて済み、そのぶんストック量を大きく確保できる。そして、作業空間におけるパスラインを低くでき、占有空間の小型化とともに作業効率の向上を達成する。また、縦収納であるからある程度傾斜させて収納空間内に基板を収納保持させるとしても、位置決めが簡単でかつ確実であり、わざわざ水平置きのように位置決め用のアラインメント装置がなくとも各工程への搬送に支障を生じさせないものである。
【００４２】
本発明において、さらに特徴的なことは、前記したマニピュレータ機構のハンド部に保持させた基板の面を上または横方向に向けて変換配置させる面変換装置が設けられていることである。実施例において、前記した肩部３８にこの面変換装置７２が取りつけられている。より具体的には面変換装置７２は、マニピュレータ機構のハンド部３２の吸着孔１１４の面を上又は横方向に向けて変換配置させる。図１、７、８において、肩部３８の上端には支持板１１８が水平方向に固定され、この支持板１１８上には軸受部７４が取りつけられている。この軸受部７４内には軸受１２２が内蔵されている。そして、この軸受１２２には揺動軸１２４が回動自在に軸支されており、この揺動軸に揺動板１２６が固定されている。そして、揺動板１２６にはギヤドモータ１２７が取りつけられており、これら揺動軸１２４、揺動板１２６及びギヤドモータ１２７によって揺動軸部７６が構成されている。
【００４３】
揺動軸部７６の先端側、すなわち揺動板１２６の端部はプレート状に拡大して形成され、このプレート部が前記したケーシング７８のハンド部３２取付側と反対側となる壁面に固定されている。このように揺動軸部７６にマニピュレータ機構３４が取りつけられているから制御装置を介してこのマニピュレータ機構、すなわちハンド部３２を上下動及び、鉛直方向を軸とする旋回動を行なうとともに、揺動軸部７６を介して面変換、すなわち、パターン面等を上又は横方向に向けるように変位させることとなる。このように、肩部３８に直接に揺動軸部７６を取りつけて回転させるから揺動軸部７６のアーム長さを短く構成でき、よって同揺動軸部７６を介して回転するハンド部３２に吸着された基板Ｇに加わる遠心力を小さくして基板Ｇへの吸着保持性にもほとんど影響がないようにしている。また、このように縦状態でカセット１４に対して出し入れ操作するばかりでなく、回転させてパターン面を上方に変換させる機構を一体化しているから、製造工程を集中でき、製造時間短縮を行なえるとともに、極めて簡単に軸受部を構成でき、しかもカセットへの進退移動と面変換の移動を一連的に行なえるから動きに無駄がなく、高速搬送に大きく貢献することが可能である。実施例では、ハンド部の吸着孔を上向きに面変換させる場合を説明しているが、揺動軸部構成を変形させて上面あるいは下面側へも転回し得るようにしても良い。
【００４４】
このような、実施例に係る基板の搬送装置１０の作用について説明すると、例えば、図２に示すクリーンルームのような閉鎖作業空間内において、ローダ・アンローダ部２００にカセットに収納して自動供給される基板Ｇは、レジスト塗布前洗浄２０１、乾燥２０２、プリベーク・密着増強剤塗布２０３、レジスト塗布２０４、減圧乾燥２０５、ポストベーク・冷却２０６、現像２０７等のインライン各工程の中でコンベヤライン２０８が搬送必要箇所に配置され、そのコンベヤ上に搬送ロボットＴが設置されている。これらの工程間移動に際しては基板は必要に応じてカセット１４に縦に収納した状態で取り扱われ、各工程に供給されるとともに、各加工工程中では基板は水平状態、すなわち、パターン面を上向きにした状態で処理される。このため、縦状態で基板を保管出し入れ、及び取り扱いする方式では基板を縦の状態から横の状態としてパターン面を上下方向の向きに変換させることが必要となる。この場合には面変換装置７２により、必要に応じて基板の面の向きを変換させる。このような加工工程外の各搬送についてはカセット縦収納状態の基板に対してアクセスされ、作業内の搬送及びローディングまでがすべて基板Ｇを縦収納した、或は縦状態で取り出し、把持した状態で取り扱われる。
【００４５】
図１において、搬送コンベヤ１６によりＸ軸方向に移動自在なロボット本体１８は、所定の低く維持されたパスラインＬよりも低い本体枠３６上面から肩部３８をＺ軸方向に上下動機構４２及び旋回機構４４を介して上下動し、かつＺ軸回り方向に旋回動する。
【００４６】
カセット１４内にはガラス基板のような薄板状ワークが所定の傾斜角度Ｍで縦状態で各収納区画２３内に複数、並列傾斜配置されている。このような基板Ｇを取り出し搬送するときには図示しないセンサ及び制御装置により図１に示すようにマニピュレータ機構３４、すなわち、そのハンド部３２を折り畳むようにして縦状態に保持し、ハンド部本体３３がカセット１４の収納区画２３内に挿入され得るように、上下動機構４２、旋回機構４４、搬送コンベヤ１６を駆動させて位置合わせする。このとき図１１に示すように基板Ｇは所定の傾斜角度Ｍにて並列隣接状態で傾斜して配置されているから、その傾斜角Ｍに対応するように揺動軸部７６を揺動させて同様の傾斜角に傾斜させた状態にする。この状態でマニピュレータ機構３４の進退移動装置７０を駆動させてハンド部３２をカセット１４方向に伸長させ、収容空間２３内にハンド部３２の吸着孔取付部分が位置するまで挿入する。なお、ハンド部を鉛直状態で進入させて傾斜角度を合わせるようにしても良い。
【００４７】
ハンド部３２の進退移動は、図４のモータ８０を駆動させると連結部材９６を介して移動台板８８がカセット方向に移動する。このとき、この移動台板８８に対してスライド自在にハンド部３２が設けられ、プーリ１０２に調帯されたワイヤの一部をケーシング７８に固定させているから移動台板８８が横移動すると、この移動台板８８に軸支されたプーリに調帯されたワイヤの移動端側となる下架設部１０４ｂがこの移動台板の移動方向に同時に進むこととなり、（実際は移動範囲だけプーリを周回する）これによって、図１２に示すように、ケーシング７８に対しては移動台板８８の移動量プラス、ワイヤの移動による移動量を加えた移動量でハンド部３２がカセット１４方向に直進或は退出移動する。
【００４８】
そして、ハンド部３２のハンド部本体３３を基板Ｇに面合わせ状にし、吸着駆動装置により吸着孔１１４で傾斜した基板Ｇを吸着保持する。そして、ハンド部３２を少し上方に上昇させ、完全にカセット１４と基板Ｇとの当接部分がなくなった状態で該基板Ｇを縦状態のままで進退移動装置７０によりハンド部３２を収納区画２３から退出復帰動作させる。これらの動作は基板について１枚づつ行なわれる。この状態でロボット本体１８を搬送移動させて他のカセット１４内に縦状態のままでＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の位置決めを行なって収容区画２３内に挿入し、縦配置させるようにしても良い。
【００４９】
また、各種加工工程内で、カセットから縦状態のままで基板Ｇを抜き出し、退出させた後に、揺動軸部７６を揺動させてガラス基板Ｇのパターン面を上方に向け直す必要があるときには揺動軸部７６を図７の状態から略９０度回動させるだけで良い。
【００５０】
本発明に係る基板の搬送装置及びそれに用いられるカセット並びに基板の搬送方法は、ガラス基板のみならずその他の電子機器等に用いられる薄板状のワークとしての各種基板に関しても適用し得る。
【００５１】
一方、縦収納及び縦搬送を用いた基板の搬送方法としては、カセット１４内の複数の収納区画２３に基板Ｇを縦にさせた状態で収納させ、その収納区画２３内の基板またはマニピュレータ機構３４のハンド部３２を移動させて同ハンド部３２により基板Ｇを保持させ、必要に応じて基板Ｇ全体を、進退移動方向に平行な揺動軸１２４回りにケーシング７８と一緒に揺動させて横状態（パターン面を上向き）にするように面変換させつつ基板の搬送を行なう。収納区画内の基板は縦にさせた状態のままで移動させる。ハンド部側を進入移動させて基板を保持、あるいは捕捉ないしは把持させるようにしても良い。要は収納状態のカセットとの接触状態から円滑に縦状態で離脱させ、引き出してから基板Ｇをコントロールし得るようにすることが必要である。ハンド部を縦にさせた状態で進入させ、同ハンド部３２に設けた吸着孔１１４から基板Ｇを吸着保持させ、その後微小範囲上方に該ハンド部３２を上昇させた後、同ハンド部３２を退縮復帰させ、必要に応じて該ハンド部３２をケーシング７８と一緒に揺動軸１２４回りに揺動させて同基板Ｇの面を上下方向に変位させつつ基板Ｇの搬送を行なうようにしてもよい。
上記のように、基板Ｇは縦状態のままでカセット１４内から基板自身が移動するか、外部からマニピュレータ機構３４のハンド部３２が収納区画部内に挿入されて進入移動する。基板自身が移動するときにはカセット１４との接触面積ができるだけ小さいようにする必要がある。例えば、エアを下方から吹き出して浮動状に支持させ、その状態で背面側から正面側に向けてエアで押し出す構成とし、それをハンド部３２側で受け取るような構成としても良い。レールを設置してその上面を機械的に移動させるようにしても良い。
【００５２】
本発明に係る基板の搬送装置及び基板の搬送方法は上記した実施例構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の本質を逸脱しない範囲において任意の改変を行なっても良い。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の基板の搬送装置によれば、収納区画に縦に収納された基板を縦状態で保持して出し入れ操作するハンド部及びハンド部を進退自在に移動させる進退移動装置を含むマニピュレータ機構と、マニピュレータ機構を支持すると共に上下動かつ旋回自在に設けられた肩部と、ハンド部に保持させた基板の面を上または横方向に向けて変換配置させる面変換装置を備え、マニピュレータ機構は、ハンド部をその側面に沿って進退自在に保持すると共に進退移動装置を保持するケーシングを含み、面変換装置は、肩部に設けられた軸受部と、ケーシングを固定して保持すると共にハンド部の進退移動方向に平行な揺動軸回りにケーシングを揺動させるべく軸受部に軸支された揺動軸部を含み、ハンド部は、基板の面がケーシングの側面に沿うように基板を保持して進退移動させる構成であるから、搬送装置全体を大型化、重量化させないようにし省スペースを実現させて単位面積当りの占有コストが高価であるクリーンルーム内の占有空間を大きくしないように維持させることができる。また、大型の基板搬送のわりにカセットの小型化、ロボット本体の小型化を達成し、軽量の装置構成により高速搬送を実現させることができる。さらに、高速搬送実現により処理工程全体のサイクルタイムを短縮させることができる。さらに、搬送装置の小型化を実現させて工場内パスラインを低く維持でき、また、基板の湾曲変形を防止して各種基板製品の製品精度を高度に保持することが可能である。特に、縦収納、及び縦収納状態の基板の出し入れが可能である結果、カセットの本体容積そのものを小さくでき、さらに基板の撓みを非常に少なくして各種薄板状のワークの基本的特性を維持させ、製品精度を大幅に向上させることができる。また、搬送車にカセットを積載して走行させるときに基板への重力による撓み方向へのストレスを少なくし、基板を保護し得る。さらに、Ｚ軸方向のストロークが少なく、ロボットの軽量化が達成でき、高速搬送が可能である。また、クリーンルーム全体に占めるスペースが小さくて済み、そのぶんストック量を大きく確保できる。さらに、作業空間におけるパスラインを低くでき、占有空間の小型化とともに作業効率の向上を達成する。また、縦収納であるからある程度傾斜させて収納空間内に基板を収納保持させるとしても、位置決めが簡単でかつ確実であり、わざわざ水平置きのように位置決め用のアラインメント装置がなくとも各工程への搬送に支障を生じさせず、コスト低減を達成し得るという効果を奏する。
【００５４】
また、前記マニピュレータ機構のハンド部に保持させた基板の面を上または横方向に向けて変換配置させる面変換装置が設けられてなることにより、カセット内に縦収納された基板を縦状態でカセットに対して出し入れ操作するばかりでなく、ガラス基板、半導体ウエハその他の薄板状ワークの洗浄、リンス、乾燥、塗布、焼成その他の各加工工程間においてのワークの受渡についてもカセットから取り出しした後にそのまま回転させてパターン面を上方に変換させ、工程へ供給することができ、かつこの機構を出し入れ操作の機構と一体化させ得るから、これら薄板状ワークの製造工程を集中でき、製造時間短縮を行なえるとともに、本装置本体側の製造についても極めて簡単に軸受部を構成でき、しかもカセットへの進退移動と面変換の移動を一連的に行なえるから動きに無駄がなく、高速搬送に大きく貢献することが可能である。
【００５５】
また、前記面変換装置は、前記肩部に設けられた軸受部と、前記ハンド部の進退移動方向を軸回りとして回動するようにこの軸受部に軸支された揺動軸部と、を備え、この揺動軸部に前記マニピュレータ機構が取りつけられてなるから、揺動軸部構成が極めて簡単で製造、保守、点検、修理コストを低廉に維持し得る。また、カセットへの進退移動と面変換の移動を一連的に行なえるから動きに無駄がない。
【００５６】
また、上記の基板の搬送装置に用いられるカセットであるから、基板を所定の角度に傾斜して収納保持することができ、縦収納を実現し得る。そして、常時立てた状態で収納保持でき、よって、長時間載置させ、格納させた状態として置いていても収納すべき基板に撓みぐせや円弧状の変形等を生じることがない。また、立てた状態、すなわち縦配置状態であるから水平多段格納方式の場合に比べて撓み量が非常に少なく、よって、並列する各基板の間隔を小さく設定しても良く、カセット全体を小型化、軽量化を実現できる。よって、自動搬送装置による自動供給運搬に際しても高速搬送が可能となる。
【００５７】
また、カセットは、中空直方体状の枠体からなり、上下辺側には基板を所定の角度に縦収納保持する位置決め部が設けられて構成することにより、所定の傾斜角度に安定して収納保持でき、よって、ハンド部により縦状態でアクセスして基板を保持し、さらに退避し、或は外部からの格納を円滑かつ安定的に行なわせ得る。また、カセット内での位置合わせとしてのアラインメント装置を別途必要とせず、搬送装置全体の設備、運転コストを低減し得る。
【００５８】
さらに、基板を縦状態で保持し進退移動して収納区画に対して出し入れ操作するハンド部で基板を保持し、ハンド部を進退自在に保持するケーシングを揺動させて必要に応じて基板の面を上または横方向に向けて変換しつつ基板を搬送する際に、ハンド部を後退させた状態でハンド部の進退移動方向に平行な揺動軸回りにケーシング及び基板全体を揺動させて基板の面を変換させつつ搬送する、基板の搬送方法から構成することにより、搬送装置全体を大型化、重量化させないようにし省スペースを実現させてクリーンルーム内の占有空間を大きくしないように維持させることができる。また、大型の基板搬送のわりにカセットの小型化、ロボット本体の小型化を達成し、軽量の装置構成により高速搬送を実現させることができる。さらに、高速搬送実現により処理工程全体のサイクルタイムを短縮させることができる。さらに、搬送装置の小型化を実現させて工場内でのワークの受け渡し高さとなるパスラインを低く維持でき、また、基板の湾曲変形を防止して各種基板製品の製品精度を高度に保持することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る基板の搬送装置を含むクリーンルーム等の作業室内の要部概略斜視図である。
【図２】基板としての薄板状ワークの各種工程の一例を示す概略レイアウト平面図である。
【図３】ロボット本体の上下動機構及び旋回機構の一部切欠要部拡大斜視図である。
【図４】実施例に係るマニピュレータ機構の拡大斜視説明図である。
【図５】進退移動装置の概略正面説明図である。
【図６】その側面説明図である。
【図７】実施例の基板の搬送装置の概略正面説明図である。
【図８】その揺動軸部を揺動させて基板のパターン面を上方に向けて保持させた状態の一部省略一部断面説明図である。
【図９】実施例に係るカセットの全体斜視図である。
【図１０】その概略正面説明図である。
【図１１】実施例に係るカセットの要部拡大説明図である。
【図１２】ハンド部の進退移動の作用説明図である。
【図１３】従来の水平多段式横置きカセットを用いた一部省略正面説明図である。
【符号の説明】
１０  基板の搬送装置
１４  カセット
１８  ロボット本体
２３  収納区画
３２  ハンド部
３４  マニピュレータ機構
３５  保持手段
３６  本体枠
３８  肩部
４２  上下動機構
４４  旋回機構
４６  移動板
７０  進退移動装置
７２  面変換装置
７６  揺動軸
８８  移動台板
１１４  吸着孔
１２８  揺動軸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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