JP2008166348A - 基板搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板搬送装置において、浮上搬送と異なる搬送機構から浮上搬送に円滑かつ確実に移行することができるようにする。
【解決手段】基板搬送装置３を、基板１を浮上させる浮上用プレート８Ａ、８Ｂと、基板１を保持して浮上搬送路上を移動せしめる保持搬送機構と、浮上搬送路の一端側で浮上用プレート８Ａの浮上面に対してローラ９ａを設け、上昇時に基板１を搬送方向に移動可能に支持し下降時に浮上用プレート８Ａの浮上面の下方に退避するローラ搬送機構９とから構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板搬送装置に関する。例えば、半導体ウエハ、フラットパネルディスプレイ（以下、ＦＰＤと略称する）ガラス基板などの薄板状の基板を、移載して搬送する基板搬送装置に関する。

従来、例えば、半導体や液晶ディスプレイなどの製造ラインにおいて、薄板状の基板を各種製造装置や検査装置に搬送する際に基板搬送装置が用いられている。
特に高い精度が要求される露光装置や検査装置などに基板を搬送する場合、クリーンルーム内のダウンフローや装置内のモータ等の駆動部からの基板の振動の影響を抑制し、基板の平面度（水平度）を高精度に保って搬送する必要がある。一方で、近年では、液晶ディスプレイを製造するマスターガラス基板のサイズが０．７ｍｍの板厚に比して２０００ｍｍと著しく大型化しており、このような大型基板をたわみや振動なく水平に安定して搬送することが求められている。
また、このような大型基板は、面積が非常に大きく静電気がたまりやすくなるため、この静電気による基板の放電を防止するために基板を非接触で搬送することが望まれる。
そのため、多数の小孔からエアを吐出する浮上用プレート上に、基板を浮上させて平面度を保つとともに、基板の一部を保持して、基板を搬送面から浮上させた非接触状態で搬送する基板搬送装置が用いられている。
例えば、特許文献１には、このような基板搬送装置として、基板の搬送方向に沿って、待機搬入工程部分、基板冷却工程部分、および基板搬出部分が設けられ、待機搬入工程部分と基板搬出部分との間に所定のピッチに配置された噴出口からエアを噴出して、基板を浮上させて冷却する気流浮上冷却テーブルが設けられた冷却装置が記載されている。基板冷却工程部分の上流側と下流側に配置されるローラ搬送機構は、動力伝達機構によりローラ軸を駆動して基板を搬送するものとなっている。
特開２００１−３５８２０６号公報（図１、２）

しかしながら、上記のような従来の基板搬送装置には以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、平面度や非接触保持が必要となる工程部分に気流浮上機構を用いるので、平面度や非接触保持の要件を満足することができるものの、ローラ搬送から浮上搬送へ切り替える部分で、搬送が不安定になりやすいという問題がある。
すなわち、上流側のローラ搬送機構ではローラが基板に接触して搬送するが、この基板が気流浮上テーブルに納入されると、浮上した基板と浮上搬送面との間の接触抵抗が小さいために、浮上した基板を固定することができない。そのため、ローラ搬送機構や気流浮上ステージに移行された瞬間に慣性モーメントにより基板が暴走するとともに、基板が回転してガードレールに接触し基板が損傷するおそれがある。
浮上搬送に移行した直後に、基板を拘束するストッパを設けることも考えられるが、基板の慣性があるため、ストッパに激突して基板が損傷するおそれがある。
また、製造ラインの構成によって、例えば除振台を備えた基板装置の場合には、除振台を備えていないローラ搬送部と浮上搬送部とを一体に形成することができない。この場合には、除振台により浮上搬送高さが変動するため、ローラ搬送部の搬送高さと浮上搬送の搬送高さを厳密に一致させることができないため、ローラ搬送から浮上搬送に円滑に移動できないという問題もある。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、浮上搬送と異なる搬送機構から浮上搬送に円滑かつ確実に移行することができる基板搬送装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の基板搬送装置は、板状の被搬送体を浮上させる浮上機構と、前記被搬送体を保持して浮上搬送路上を移動せしめる保持搬送機構とを有する基板搬送装置であって、前記浮上搬送路の一端側で、前記浮上機構の浮上面に対してローラを設け、上昇時に前記被搬送体を搬送方向に移動可能に支持し、下降時に前記浮上機構の浮上面の下方に退避するローラ搬送機構を備えることを特徴とする。

本発明の基板搬送装置によれば、搬送路の一端側に保持搬送機構の保持面に対して昇降可能に設けられた中間搬送機構を備え、中間搬送機構によって保持搬送機構の保持面の上方に被搬送体を移動し、移動停止してから保持搬送機構に保持し、浮上機構の浮上面まで下降させることができるので、浮上搬送と異なる搬送機構から浮上搬送に円滑かつ確実に移行することができるという効果を奏する。

以下では、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。

本発明の実施形態に係る基板搬送装置について説明する。
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る基板搬送装置の概略構成を示す平面図および正面図である。図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る基板搬送装置の中間搬送機構の上昇時、下降時の図１のＡ−Ａ断面図である。

本実施形態の浮上式基板搬送装置３は、例えば、半導体ウエハやＦＰＤガラス基板などからなる薄板状の基板１として、製造ラインに設置されるフォトリソ工程で製造されたマスターガラス基板を検査する検査装置の搬送ステージとして用いられる。図１（ａ）、（ｂ）に示すように、この基板搬送装置は、少なくとも搬送路の一方の端部に位置する基板入出部３Ａと、基板入出部３Ａと搬送方向に隣接する浮上搬送部３Ｂとを備える。
なお、基板１の形状は、例えば、円板状など適宜の形状を採用することができるが、本実施の形態では、液晶ディスプレイを多面取り製造するマスターガラス基板の例で説明する。

基板入出部３Ａは、他の搬送装置から供給される基板１を本発明の装置本体に搬入または搬出する部分である。以下、本実施形態では、他の装置として、基板１を水平方向に支持し、搬送面の高さがＨ_１で、図１（ａ）の左から右に向けてローラ搬送するローラ搬送装置２を採用し、基板搬送装置３でも同方向を搬送方向とする場合の例で説明する。
そのため、基板入出部３Ａは、搬入部となっているが、各動作を逆転すれば、同様の構成で搬送方向を逆方向に設定し、基板１を搬出する搬出部として用いることができる。
なお、高さＨ_１は、例えば、装置本体の設置面など下方に設定された適宜の基準面から上方に向けて計る高さとする。以下、断りなき高さは、高さＨ_１と同一の基準面から計るものとする。

基板搬送装置３には、基板入出部３Ａ、および浮上搬送部３Ｂに共通する機構として、基板１の少なくとも搬送方向と平行な一辺を保持して浮上した基板１を強制的に搬送する基板保持搬送機構が設けられている。この基板保持搬送機構として、ベース部４上に基板搬送方向に沿って延設された一対のガイドレール５と、リニアモータなどの駆動手段によってガイドレール５に沿って移動するスライド部６とスライド部６上に昇降可能に設けられた矩形箱状の支持部７ａと、この支持部７ａの上面に複数配列された基板固定部７ｂとが設けられている。
基板固定部７ｂとしては、真空吸引および負圧開放可能な手段が備えられ、真空吸着することにより基板１の裏面を吸着し、負圧開放に切り換えることにより基板１に対する吸着を解除する真空吸着機構などを採用することができる。
各支持部７ａは、基板１の搬送方向に対する左右両辺を吸着保持して搬送することができる基板１の搬送方向幅と同等とされる。２つの支持部７ａ、７ａは、搬送方向と直交する方向に対向するとともに、それぞれに跨って搬送姿勢の基板１を配置したときに、搬送方向と直交する方向の基板１の幅のやや内側に位置するように離間して配置される。そして、２つのスライド部６は、各支持部７ａ、７ａ上の基板固定部７ｂにより、基板１の２辺を吸着保持した状態で２つのスライド部６、６を同期して移動することにより、浮上した基板を搬送方向に移動できるようになっている。
基板固定部７ｂの上面の高さは、基板１を吸着保持したときに基板１の浮上高さＨ_２（ただし、Ｈ_２＜Ｈ_１）に設定される。
また支持部７ａは、基板入出部３Ａに基板１が搬入、搬出される際に基板固定部７ｂが基板１の裏面に接触しないように下降して待機し、基板１を搬送する際に基板固定部７ｂが基板１の裏面に接する位置まで上昇する。

基板入出部３Ａは、この他に、浮上用プレート８Ａ（浮上機構）、ローラ搬送機構９、基準ピン１０、１２および押付けピン１１とからなるアライメント機構とを備える。
浮上用プレート８Ａは、基板１を浮上高さＨ_２に非接触保持するための浮上機構である。本実施形態では、浮上用プレート８Ａを浮上高さＨ_２より基板１の浮上量（例えば０，２ｍｍ）だけ低い高さＨ_３に設置された平滑な基盤面（搬送路面）上に、上方にエアを吐出する多数のエア吹出孔８ａを設けた長方形状のエア浮上ブロックに形成し、このエア浮上ブロックを搬送方向と直交する方向に隙間８ｂをもってスノコ状に４個配置している。
ここで、エア吹出孔８ａからのエアの吐出圧は、基板固定部７ｂに両端支持された基板１と浮上用プレート８Ａの基盤面との間の隙間寸法（基板浮上量）を（Ｈ_２−Ｈ_３）に保つように調整されている。そのため、基板１が基板固定部７ｂに載置されたとき、基板１の平面度が最も良好に保持されるようになっている。

ローラ搬送機構９は、ローラ外周面の上側の頂部が基板１に下面側から接触し、そのローラ９ａの回転力を基板１に伝達することで、基板１を搬送するためのものである。各ローラ９ａの平面視の回転方向が、搬送方向に一致するように、搬送方向に沿う直線上に搬送方向に適宜間隔をあけて複数配置されている。それぞれのローラ９ａの回転軸は、ローラ保持部１６によって回転可能に保持されている。本実施形態では、ローラ搬送機構９を浮上用プレート８Ａの全領域をカバーするように配置したが、他の搬送装置２との接続側の一端に少なくとも一列に配置することも可能である。
そして、このようなローラ９ａが、各浮上用プレート８Ａ間の隙間８ｂにそれぞれ設置されている。
各ローラ搬送機構９は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、伝達機構１４と接続されており、モータなどからなる駆動部１３によって駆動力が伝達され、適宜の制御信号に応じてそれぞれ同期して、回転または停止させることができるようになっている。
伝達機構１４は、駆動部１３からの駆動力が伝達できれば、どのような構成を用いてもよい。例えば、ベルト、チェーン、ギヤ、磁性体による吸引機構などの機構を採用することができる。
また、各ローラ保持部１６および伝達機構１４は、昇降機構１５によってそれぞれ昇降可能に支持されている。そのため、各ローラ９ａは、浮上用プレート８Ａ間の隙間８ｂから搬送路上に進退できるものである。すなわち、隙間８ｂは、ローラ９ａが昇降する昇降口をなしている。
各ローラ９aの上側の頂部の昇降範囲は、ローラ搬送装置２の基板１の搬送高さＨ_１から浮上用プレート８Ａの基盤面の高さＨ_３より若干低い待機高さＨ_４（ただし、Ｈ_４＜Ｈ_３）に設定される。
なお、図示では、昇降機構１５が、各ローラ保持部１６、伝達機構１４を一体に支持するように描いているが、伝達機構１４が各ローラ保持部１６に設けられ、それに応じて、昇降機構１５も、昇降高さ、タイミングが同期された複数の機構で構成するようにしてもよい。

基準ピン１０、１２及び押付けピン１１は、基板入出部３Ａに搬送された基板１を各浮上用プレート８Ａ上に浮上させた状態で基準位置に位置合わせするアライメント機構である。基準ピン１０は、基板１の搬送方向に向かって右側の一辺を位置決めする位置、高さに立設された２本の円筒ピン状部材からなる。基準ピン１２は、基板入出部３Ａに搬送された基板１の先端を基準位置に規制する位置決め部材であり、基板入出部３Ａと浮上搬送部３Ｂとの境界部分に上下方向に進退可能に設けられている。
押付けピン１１は、浮上した基板１の端部を各基準ピン１１に向けて押圧して、基板１を位置調整するためのもので、搬送方向に向かって左側一辺に、例えば、円筒ピン状のガイド部が先端に設けられ、バネなど緩衝用の弾性部材を介して、搬送方向に直交する方向に移動する機構に接続されたものなどを採用することができる。
また、搬送方向に向かって右側の基板固定部７ｂの近傍と、基板入出部３Ａと浮上搬送部３Ｂの境界には、搬送された基板１の端部の位置検出を行う位置検出センサ１７がそれぞれ配置されている。位置検出センサ１７は、基板１の端部の位置検出を行うことができれば、特に限定されない、例えば、反射型または透過型の光学センサや接触式の機械的センサなどを用いることができる。

浮上搬送部３Ｂは、基板入出部３Ａに移載された基板１を下流側に配置された検査領域に浮上搬送するためのものである。浮上搬送部３Ｂに、基板１の観察を行う検査ヘッドとこの検査ヘッドを搬送方向と直交する方向に移動可能に支持する門柱型アームを浮上搬送部３Ｂを跨いでベース部４に固定することで基板検査装置に構成することができる。また、検査領域となる浮上搬送部３Ｂの上流側と下流側に基板入出部３Ａと同様のローラ搬送機構を設けて、基板１を上流側から下流側に向けて搬送するインラインの基板製造工程に配置させてもよい。

浮上搬送部３Ｂは、浮上用プレート８Ｂを備える。
浮上用プレート８Ｂは、浮上用プレート８Ａを同様の構成を有し、各浮上用プレート８Ａの端部に隣接して、それらと同高さに配置され、同様の搬送方向に向けて延設されたエアー浮上ブロックである。
各浮上用プレート８Ｂは、浮上用プレート８Ａの場合とは異なり、それぞれの間にローラ９ａを備える必要がないので、一体であってもよいが、本実施形態では、浮上用プレート８Ａの隙間８ａよりも狭い隙間８ｃを形成するスノコ状に配列されている。
この場合、浮上プレート８Ｂの隙間８ｃは、各エア吸出孔８ａ吐出されたエアーを排気させる程度の隙間であればよい。浮上搬送部３Ｂは、基板１を高精度で検査するために、基板１の浮上高さを精密に制御することが要求される。このため、浮上搬送部３Ｂには、エア吸出孔８ａの他にエアーを吸引するエア吸引孔を設けた精密浮上ブロックを採用することが好ましい。

次に、基板搬送装置３の動作について説明する。
基板１は、ローラ搬送装置２の各ローラ２ａによって、図１（ａ）の図示左側から基板検査装置側の基板入出部３Ａに向けて基板１Ａのように搬送される。このローラ搬送装置２では、多数のローラ２ａが基板１の裏面に接触しそれらが同方向に回転することにより行われるので、ローラ２ａに対する摩擦力により搬送方向に直交する方向の位置が規制されている。そのため、基板１は、基板入出部３Ａに向かって高さＨ_１で搬送される。

一方、基板入出部３Ａでは、昇降機構１５を上昇させ、ローラ搬送機構９のローラ９ａをローラ搬送装置２のローラ２ａと同じ高さＨ_１に設定する（図２（ａ）参照）とともに、駆動部１３の回転速度を調整して、ローラ搬送装置２と搬送速度が同一となるようにローラ９ａの回転速度を設定しておく。
基板１が基板入出部３Ａに到達すると、先端側から同一高さに位置するローラ９ａ上に移動し、ローラ９ａ、２ａの両方から搬送力を受けて直進する。
このとき、スライド部６は、ガイドレール５に沿って基板入出部３Ａに移動して待機する。また、支持部７ａは、基板固定部７ｂの保持面が浮上用プレート８Ａの基盤面の高さＨ_３よりも低い位置になるように下降し、基板固定部７ｂを基板１と非接触の状態にさせる。
また、ローラ９ａの高さＨ_１が基板１の浮上高さＨ_２よりも高い位置に設定されるため、エア吹出孔８ａから吐出されるエアは、基板１を浮上させるまでの圧力に達しない。そのため、基板１は、ローラ９ａからさらに上方に浮き上がることがなく、ローラ９ａとの接触状態が維持される。
これらの結果、基板１は、ローラ２ａからローラ９ａ上に円滑に移行される。そして、ローラ９ａ上では、ローラ２ａと同様に接触部での摩擦力が働き、搬送方向に直交する方向の移動が規制される状態にある。そのため搬送方向に直交する方向に向かってぶれたり、振動したりすることもない。

このようにして、基板１は、ローラ２ａ、９ａの回転につれて、基板入出部３Ａ上に移載される（図１（ｂ）参照）。
基板１が、図１（ａ）の基板１Ｂに示す位置に到達し、浮上搬送部３Ｂとの境界部に設けられた位置検出センサ１７が基板１の先端の到達を検知すると、駆動部１３は停止され、各ローラ９ａの回転が停止する。このとき、基板１が境界部の位置検出センサ１７より先に移動して停止した場合、駆動部１３を逆転させて基板１をアライメント領域内に入るように戻す。
そして、昇降機構１５を作動させ、各ローラ９ａの頂部位置が浮上用プレート８Ａの基盤面の高さＨ_３よりも低くなる高さＨ_４となる位置まで下方に退避させる（図２（ｂ）参照）。
このとき、基板１も同様に下降していくが、エア吹出孔８ａから吐出されるエアにより浮上高さＨ_２に浮上保持される。
その際、基板１は水平方向に拘束されていないが、すでに基板１の搬送が停止されているので、基板１は、ローラ９ａから離間しても水平方向には慣性により静止状態にあり水平方向には動き出すおそれがない。

基板１が浮上した状態で、押付けピン１１、１１を動作させ、基板１を基準ピン１０、１０に押し付けて基準位置に位置合わせを行う。このとき、基板１が搬送方向に移動しないように、基準ピン１２を搬送路上に進出させておく。
このように、基準ピン１０、１２、押付けピン１１は、本実施形態の位置決め機構（アライメント領域）を構成している。

基板１の位置決めが終了すると、支持部７ａを上昇させ各基板固定部７ｂにより基板１を吸着固定する。基板１が基板保持搬送機構に吸着保持されたことを確認した後、各押付けピン１１を基板１から離間し、基準ピン１２を下降させて基板１の水平方向の拘束を解除する。
そして、各スライド部６を搬送方向に駆動して基板１を搬送する。このとき、基板１は、浮上用プレート８Ａの基盤面に対して非接触とされ、スライド部６はガイドレール５上を移動するので、エア吹出孔８ａからのエアの吐出圧により浮上高さＨ_２上で良好な平面度を保って搬送される。
基板１が、浮上搬送部３Ｂに到達すると、浮上用プレート８Ｂからもエアの吐出を受け、浮上用プレート８Ａと同様な浮上状態を保って搬送されつづける。そして、基板保持搬送機構は、浮上搬送部３Ｂ上に浮上した基板１を所定位置まで搬送させ、検査ヘッドにより基板1を検査する。

このように、本実施形態の基板搬送装置３によれば、基板１を浮上搬送する浮上プレート８Ａにローラ搬送機構を昇降可能に設けてローラ９ａを浮上搬送面に出没させることにより、基板１の搬入時に浮上プレート８Ａよりローラ９ａを突出させて基板１を浮上プレート８Ａ上に引き込むことが可能になり、他のローラ搬送装置２から搬入される基板１が暴走することなく、浮上搬送に円滑かつ確実に移行することができる。
また、各ローラ９ａ上に基板１を移行させた状態で、各ローラ９ａを下降させることにより、基板１を浮上プレート８Ａ上に対して非接触に載置して、位置決めすることができるので、高精度な位置決めが容易となる。

なお、上記の説明では、浮上機構として、スノコ状に配置された浮上用プレート８Ａ、８Ｂを用いる例で説明したが、これらの形状は適宜変形することができる。
例えば、浮上機構は、基板入出部３Ａ、浮上搬送部３Ｂにわたって、共通の機構としてもよい。
また、隙間８ｂ、８ｃは、各ローラ９が浮上機構の基盤面上に進退できればどのような形状でもよい。例えば、図３に示すように、浮上用プレート８Ａ（８Ｂ）上に、複数のローラ昇降孔８ｄ（昇降口）を設け、各ローラ昇降孔８ｄからローラ９ａが進退する構成としてもよい。この場合、ローラ９ａの間の搬送方向にも浮上機構を配置することができるので、より安定した浮上搬送を行うことができる。
また、浮上機構を基板入出部３Ａ、浮上搬送部３Ｂにわたって一体の機構として構成してもよい。
また、搬送方向に離間した複数の浮上機構を採用することもできる。この場合、浮上力をより安定させるためには、搬送方向に離間させる間隔を基板１の搬送方向幅に比して狭い間隔としたり、複数の浮上機構を平面視千鳥状などに配置して搬送方向に沿っていずれかの浮上機構が並列配置される構成をとったりすることで、搬送方向にわたって平均的な浮上力を安定させることが好ましい。
また、これらのすべての浮上機構において、ローラ搬送機構９の回りに隙間が設けられ、エアを逃す流路が形成されることが好ましい。その場合、安定したエア流路を形成することができ、基板１の保持面高さを安定させることができるという利点がある。

また、上記の説明では、浮上機構として、エアを吐出するエア浮上機構の例で説明したが、例えば、窒素や不活性ガスなど他のガスを吐出するガス浮上機構を用いてもよい。
また、浮上機構は、このようなガス浮上機構に限定されるものではなく、例えば、静電浮上機構、超音波浮上機構などの、他の方式による浮上機構でもよい。

上記の説明では、一定方向に搬送するローラ搬送機構を用いる場合の例で説明したが、搬送方向も可変したり、２軸方向に搬送したりすることができる。例えば、回転方向を自在に可変できる球状のコロを用いた機構などを採用してもよい。

また、上記の説明では、浮上機構に移載してから位置合わせ機構により位置合わせを行う場合の例で説明したが、搬送路の他の場所に位置合わせ装置、整列装置などが設けられている場合には、位置合わせ機構を省略した構成としてもよい。

また、上記の説明では、保持搬送機構が、被搬送体の搬送方向に向かって両端側で保持する場合の例で説明したが、被搬送体の搬送を行うことができれば、片側のみを保持したり、他の位置、例えば中心部などで保持したりしてもよい。

また、上記の説明では、搬送方向が水平の場合の例で説明したが、搬送方向は、水平方向には限定されない。

本発明の実施形態に係る基板搬送装置の概略構成を示す平面図および正面図である。 本発明の実施形態に係る基板搬送装置の中間搬送機構の上昇時、下降時の図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施形態の浮上機構の変形例について説明する部分平面図である。

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ 基板（被搬送体）
３ 基板搬送装置
３Ａ 基板入出部
３Ｂ 浮上搬送部
５ 案内
６ スライド部
７ 基板固定部
８Ａ、８Ｂ 浮上用プレート（浮上機構）
８ａ エア吹出孔
８ｂ 隙間（昇降口）
８ｃ 隙間
８ｄ ローラ昇降孔（昇降口）
９ ローラ（中間搬送機構）
１０、１２ 基準ピン（位置合わせ機構）
１１ 押付けピン（位置合わせ機構）
１５ 昇降機構
１７ 位置検出センサ

Claims (2)

1. 板状の被搬送体を浮上させる浮上機構と、前記被搬送体を保持して浮上搬送路上を移動せしめる保持搬送機構とを有する基板搬送装置であって、
   前記浮上搬送路の一端側で、前記浮上機構の浮上面に対してローラを設け、上昇時に前記被搬送体を搬送方向に移動可能に支持し、下降時に前記浮上機構の浮上面の下方に退避するローラ搬送機構を備えることを特徴とする基盤搬送装置。
2. 前記浮上機構が、ガスを吐出するガス浮上機構からなり、
   前記ローラ搬送機構が、前記基盤面に設けられた昇降口を通してローラを昇降することを特徴とする請求項１に記載の基盤搬送装置。

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