(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開閉可能な相対する爪を直交する２方向に具備したキャッチャーを回動自在なアームの先端に有するロボットを使用し、キャッチャーの爪により基板を把持した状態で載置板の上まで搬送した後、爪を開いて基板を載置板の上に載置する方法において、爪が載置板に接触するまでキャッチャーを下降させた後、少なくとも１方向の爪は基板が引っ掛からずに落下するとともに落下後に大きく移動しないような微小な許容範囲で開くようにして全体の爪を開くことにより基板を載置板の上に落下させ、基板が載置板上に落下した後、５秒程度のインターバルを置いてから、キャッチャーを上昇させることを特徴とする基板載置方法。
【請求項２】
請求項１に記載の基板載置方法において、基板が載置板上に落下した後、５秒程度のインターバルを置いてから、微小な許容範囲で開いた爪を大きく開いてキャッチャーを上昇させることを特徴とする基板載置方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラスやセラミック等から構成される大型サイズの基板を取り扱う技術分野に属し、詳しくは、ロボットにより基板を把持して所定の載置板の上に載せる技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）用基板、蛍光表示管（ＶＦＤ）の陽極基板、プラズマアドレス液晶表示装置（ＰＡＬＣ）のプラズマスイッチング基板、フィールドエミッション表示装置（ＦＥＤ）用基板、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）用基板等の表示デバイス用基板、厚膜配線基板、或いはサーマルプリンタヘッドやイメージセンサ等の電子デバイス用基板等においては、ガラスやセラミック等から構成される基板上に、それらの基板に所定の機能を付与するための金属や無機材料等に必要に応じてガラスボンド成分が添加されてなる構成要素が所定パターンで設けられる。例えば、ＰＤＰ用基板等の表示デバイス用基板においては、放電空間を形成し、或いは発光空間を区画するための隔壁や電極、蛍光体層等が設けられ、厚膜配線基板や電子デバイス用基板等においては、導体配線や絶縁膜、抵抗体等が設けられる。
【０００３】
上記の各構成要素は、一般に厚膜ペーストを用いて、厚膜印刷やダイコーティング、ディスペンス塗布により基板上に設けられる。この厚膜ペーストには、一般に、上記の構成成分に加えて、パターン形成後に所定の形状を保持するための例えばエチルセルロースやアクリル等の熱分解性のよい高分子化合物（樹脂成分）と、塗工に適した所定の粘性を与えるための例えばテルピネオールやカルビトールアセテート等の溶剤とが含まれる。そして、基板上に厚膜ペーストを所定のパターンで塗工した後、焼成工程において数百度（℃）程度の所定温度まで加熱処理することにより、ガラスボンド成分の溶融や材料自体の軟化、溶融あるいは焼結によって所定の機能を有する構成要素が基板上に固着される。
【０００４】
この焼成工程はいわゆる焼成炉の中で行われる。その場合、ガラス基板の溶融温度は４００℃程度であるのに対し、焼き固める構成要素の焼成温度は５００〜６００℃であるため、焼成中にガラス基板は軟化する。このため、焼成中でも軟化しない耐熱性のセッターの上にガラス基板を乗せた状態で焼成を行うようにしている。このような耐熱性のセッターにガラス基板を載せた状態で焼成炉本体の中を搬送しながらガラス基板の焼成を行う焼成炉の一つが「特開２０００−８１２８３」に開示されている。
【０００５】
この公報に開示された焼成炉は、プラズマディスプレイ用基板などの焼成工程で使用するもので、ガラス基板を複数枚収納したカセットと空のカセットをセットするためのカセットステーションと、カセットステーションのカセットから一枚ずつガラス基板を取り出して仮置き台に載せたり、仮置き台上のガラス基板をカセットステーションのカセットに収納したりするカセットロボットと、仮置き台上のガラス基板をセッターに載せたりセッター上のガラス基板を仮置き台に載せたりするセッターロボットとを具備している。このセッターロボットは、回動自在なアームの先端にガラス基板を把持するためのキャッチャーを有しており、仮置き台上のガラス基板をセッターの上に載置する動作と、焼成済みのガラス基板をセッターの上から仮置き台に戻す動作とを行うようになっている。
【０００６】
そして、セッターロボットの先端に取り付けられるキャッチャーとして、図１に示すようなものが挙げられている。この図１に示すように、キャッチャー４１は、１本の横フレーム４２とこれに直交する互いに平行な２本の縦フレーム４３，４４とを骨格とし、この骨格の所望部位にロボットの手首取付部４５が固定されている。各フレーム４２，４３，４４にはそれぞれエアーシリンダ４２ａ，４３ａ，４４ａによる爪４６の開閉機構があり、縦方向と横方向とが独立して制御されるようになっている。そして、この開閉機構を操作することで、６個の爪４６でガラス基板を周囲から保持した状態で搬送する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記したキャッチャーにより、ガラス基板をセッター上に載置する時、爪を開いてガラス基板をセッター上に落とすことになるため、ガラス基板とセッターの間に空気を挟み込んでしまい、ガラス基板がセッター上で滑りを起こして位置がずれることがある。ガラス基板をセッター上の所定位置に載置しないと、焼成工程で支障をきたすため、一度落としたガラス基板の位置をずらして修正する必要があり、炉の停止を招くことになりかねない。そこで、空気を抜いてずれないようにするため、セッターに孔や溝を設けることも考えられるが、焼成時にガラス基板が軟化してその孔や溝のところで傷が付いてしまう恐れがあるし、また焼成炉で取り扱うガラス基板の種類が多いので、それらに対応したセッターを準備するのはコスト的にも段取り替えにも新たな問題が生じる。
【０００８】
また、上記で説明したような焼成炉に限らず、そのほかの装置においても、ガラスやセラミック等の基板をロボットにより載置板に載せるという同様な工程があって、その時に上記したのと同様なキャッチャーを使用した場合、上記したのと同様な問題を生じる。
【０００９】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ガラスやセラミック等の大型基板をキャッチャーにより把持した状態で搬送して載置板に載せる際に、ずれないで載せることができる基板載置方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の基板載置方法は、開閉可能な相対する爪を直交する２方向に具備したキャッチャーを回動自在なアームの先端に有するロボットを使用し、キャッチャーの爪により基板を把持した状態で載置板の上まで搬送した後、爪を開いて基板を載置板の上に載置する方法において、爪が載置板に接触するまでキャッチャーを下降させた後、少なくとも１方向の爪は基板が引っ掛からずに落下するとともに落下後に大きく移動しないような微小な許容範囲で開くようにして全体の爪を開くことにより基板を載置板の上に落下させ、基板が載置板上に落下した後、５秒程度のインターバルを置いてから、キャッチャーを上昇させることを特徴としている。
【００１１】
また、上記の基板載置方法において、基板が載置板上に落下した後、５秒程度のインターバルを置いてから、微小な許容範囲で開いた爪を大きく開いてキャッチャーを上昇させるようにしてもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、従来の技術で説明した焼成炉にて使用するセッターロボットの場合を例に挙げ、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
このセッターロボットは、前記したように、仮置き台上のガラス基板を載置板であるセッターに載せたりセッター上のガラス基板を仮置き台に載せたりするロボットで、回動自在なアームの先端にガラス基板を把持するためのキャッチャーを有している。そして、このキャッチャーは、セッターロボットのアーム先端にある手首取付部に、１本の横フレームとこれに直交する互いに平行な２本の縦フレームとを固定しており、３本の各フレームにはそれぞれ開閉可能な一対の爪が設けられている。そして、縦方向と横方向とが独立して制御されるエアーシリンダにより一対の爪が開閉されるようになっている。なお、エアーシリンダに代えて、アクチュエータや油圧で制御してもよい。
【００１５】
図２は本発明で使用するキャッチャーの一例を示す側面図であり、図１で示すのと形状が若干異なるが基本的には同じ機能を有する。図２ではキャッチャー１０における縦方向（短辺方向）のフレーム１１とそれに取り付けたエアシリンダ１２による爪１３の開閉機構を示している。キャッチャー１０は、この縦フレーム１１と爪１３の開閉機構を２列平行に有し、さらに同様な構成で少し長めの横方向（長辺方向）のフレームと開閉機構を１列有しており、これらの開閉機構を操作することで、図３に示す如く６個の爪１３でガラス基板Ｇを周囲から保持するようになっている。また、縦方向のフレーム１１の爪１３はガラス基板が引っ掛からずに落下するとともに落下後に大きく移動しないような微小な許容範囲で開くように制御可能となっている。
【００１６】
また、本発明で使用するキャッチャー１０は、縦方向のフレーム１１に取り付けたエアシリンダ１２により開閉する爪１３の取付部１４に湾曲状で回動可能なサポートアーム１５を具備しており、ガラス基板Ｇを爪１３で挟持した状態で搬送する時に外れて落下しないように下方から保持するようになっている。
【００１７】
図４に爪の取付部を示す。この図４に示すように傾斜付きの爪１３を使用するとともに、爪１３の軸２１にバネ２２を嵌挿した状態で取付部１４に遊嵌している。したがって、キャッチャー１０をセッターＳに押し付けるとバネ２２が効いて６個の爪１３がセッターＳの表面に密着する。図５（ａ）及び（ｂ）は爪に取り付ける爪部材３１で、この爪部材３１はネジで治具３２に固定するようになっている。爪部材３１は図示のように蒲鉾を切ったような形状をしたウレタンゴム等の弾性体からなる。このような構成の爪１３を採用したことにより、Ｒ面取りタイプとＣ面取りタイプの両方のガラス基板ＧをセッターＳから持ち上げることができる。
【００１８】
ここで、爪部材３１として、接触面の曲率半径を変えた爪部材３１を使用して耐久性の評価を行った結果を表１に示す。
【００１９】
【表１】
0003963347.tif 000002
【００２０】
この表１から分かるように、爪部材３１として、接触面が曲率半径Ｒ１００ｍｍ、１５０ｍｍ、１８０ｍｍの曲面となったウレタンゴムを用いたところ、消耗が激しく２週間程度しか持たず、耐久性に乏しかった。これは、曲率半径が小さいと、接触面積が小さいために単位面積当たりに掛かる力が大きく、ゴムの変形が大きくなることが原因していることが判明した。そこで、接触面の曲率半径Ｒを大きくした爪部材３１を使用することにより、圧力が分散されて変形が小さくなり、結果的に耐久性が上がるので多くの回数使用することができた。実際には、表１に示すように、接触面の曲率半径Ｒが２００ｍｍを越えるウレタンゴムでは１ヵ月の使用に耐えることが判明し、特に接触面の曲率半径が２７０ｍｍを越えるウレタンゴムだと３ヵ月以上の使用に耐えた。
【００２１】
上記のキャッチャーを備えたセッターロボットを使用し、キャッチャーの爪により仮置き台にあるガラス基板を水平状態で把持し、その保持状態で所定位置にあるセッターの上方までガラス基板を搬送した後、爪を開いてガラス基板をセッター上に載置するわけであるが、その載置方法の手順について図６のフロー図を参照して詳細に説明する。
【００２２】
まず、キャッチャー１０によりガラス基板を把持した状態で、セッターロボットのアームを回動させることにより、キャッチャー１０をセッターの上方に移動させる。次いで、その位置でキャッチャー１０を下降させ、セッターの上方約１０ｃｍのところで下降を一旦停止させる。そして、この停止した状態でサポートアーム１５を開く。サポートアーム１５は、エアソレノイドにより回転シリンダを駆動することで回動することができる。このようにサポートアーム１５を開いてから、再びキャッチャー１０を下降させ、爪１３がセッターＳに接触するまで下降させる。この接触時点は、キャッチャー１０を上下動させるロボットのモーターの回転位置で知ることができる。
【００２３】
爪がセッターＳに接触した時点で、最初に横方向（長辺方向）のフレームに取り付けたエアシリンダのソレノイド弁を全開し、長辺方向の爪を大きく開かせる。次いで、縦方向（短辺方向）の２つのフレーム１１に取り付けた各エアシリンダ１２のソレノイド弁を一瞬解放する。これにより、図７に示す如く短辺方向の爪１３が数ミリ開き、ガラス基板ＧがセッターＳの上に落下する。このガラス基板を落下可能にする微小な許容範囲で爪を開かせる瞬間的な動作は、制御するプログラムの上では０秒に設定すればよく、０秒に設定することで、ガラス基板Ｇと爪１３との間は１０ｍｍ程度開く。
【００２４】
ガラス基板ＧをセッターＳ上に落下させると、短辺方向の爪１３が、落下したガラス基板Ｇのストッパーとして機能する。そして、ガラス基板ＧがセッターＳ上に落下した後、５秒程度のインターバルを置いてから、短辺方向の爪１３を大きく開く。セッターＳの上に落下したガラス基板Ｇは、両者の間の空気が抜けるまで不安定であるが、ガラス基板Ｇの長辺側に僅かな隙間で爪１３があるので、その範囲でしかガラス基板Ｇは動くことができない。このように、ガラス基板ＧがセッターＳになじむまで、短辺方向の爪１３がガラス基板Ｇのずれを抑えるので、ガラス基板Ｇは大きくずれることなくセッターＳの上に載置される。そして、ガラス基板Ｇの自重によりセッターＳの間の空気が抜けて両者がなじんだ後、図８に示すように短辺方向の爪１３を大きく開いてから、キャッチャー１０を上昇させるとよい。
【００２５】
なお、ガラス基板Ｇの自重によりセッターＳの間の空気が抜けて両者がなじんだ後、そのままキャッチャー１０を上昇させてもよいが、上記のようにストッパーとして機能した短辺方向の爪１３を大きく開いてからキャッチャー１０を上昇させた方が爪１３がガラス基板Ｇに当たる恐れがない。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の基板載置方法によれば、基板を把持した状態のキャッチャーを爪が載置板に接触するまで下降させた後、爪を一斉に大きく開くようなことはせず、少なくとも１方向の爪は基板が引っ掛からずに落下するとともに落下後に大きく移動しないような微小な許容範囲で開くようにし、基板が載置板上に落下した後、５秒程度のインターバルを置いてから、キャッチャーを上昇させるようになっているので、或いは、基板が載置板上に落下した後、５秒程度のインターバルを置いてから、微小な許容範囲で開いた爪を大きく開いてキャッチャーを上昇させるようになっているので、落下した基板が直ぐ傍にある爪で位置ずれが抑えられることから、載置板の上に基板を大きくずれることなく載せることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】セッターロボットの先端に取り付けられるキャッチャーの一例を示す斜視図である。
【図２】本発明で使用するキャッチャーの一例を示す側面図である。
【図３】キャッチャーの爪とこれにより挟持されるガラス基板との位置関係を示す説明図である。
【図４】爪の取付部を示す側面図である。
【図５】キャッチャーにおける爪を構成する爪部分の上面図と側面図である。
【図６】キャッチャーで把持されたガラス基板をセッターの上に載置する手順を示すフロー図である。
【図７】キャッチャーの爪が僅かに開いた状態を示す図２に対応した側面図である。
【図８】キャッチャーの爪が大きく開いた状態を示す図２に対応した側面図である。
【符号の説明】
Ｇ  ガラス基板
Ｓ  セッター
１０  キャッチャー
１１  フレーム
１２  エアシリンダ
１３  爪
１４  取付部
１５  サポートアーム
２１  軸
２２  バネ
３１  爪部材
３２  治具
【図１】
0003963347.tif 000003
【図２】
0003963347.tif 000004
【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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