JP2013016605A - 基板搬送装置、基板搬送方法および塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】工程を増やすことなく、未処理基板を精度良くアライメント補正する。
【解決手段】本発明の基板搬送装置１００は、待機位置（Ａ点）に載置された一枚の未処理基板Ｗ１を、回転塗布ユニット２０（Ｂ点）へ搬送するものである。この基板搬送装置は搬送フォーク４０、シフト機構５０、昇降機構６０およびガス噴出機構７０を有する。搬送フォーク４０は未処理基板Ｗ１の裏面の両側縁部を支持する爪４２を有する。爪４２の上面に、未処理基板Ｗ１の角の搬送方向上流側に係合されるフック４４が形成されている。シフト機構５０は搬送フォーク４０を搬送方向に可逆にシフトさせる。昇降機構６０は搬送フォーク４０を昇降させる。ガス噴出機構７０は搬送フォーク４０の上面から上方へガスを噴出させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板搬送装置、基板搬送方法および塗布装置に関し、より詳しくは、太陽電池セル用のガラス基板などの基板を搬送しつつ基板表面に塗布液を塗布する装置および方法に関する。

ガラス基板などの基板の表面にホトレジスト、拡散材あるいはＳＯＧ（Spin-On-Glass）形成用の塗布液を塗布する装置として、基板を吸着回転させるスピンチャックを備えた塗布装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この塗布装置は上方が開放または密閉されたケース内にスピンチャックを配置し、このスピンチャック上に基板を配置するとともに、スピンチャック上面に形成した真空引き用の溝で基板を吸着し、スピンチャックの回転によって基板を一体的に回転せしめ、この回転に伴う遠心力で、上方のノズルから滴下した塗布液を、基板表面に均一に広げるようにしたものである。

また、特許文献２には、待機位置に載置された未処理基板を、スピンチャック上へ搬送する搬送装置を備える塗布装置が記載されている。このような搬送装置を備えることで、複数の基板を連続的に塗布処理することが出来るため、タクトタイムの短縮に寄与する。

ここで、基板の中心とスピンチャックの中心とが整合していると、基板の中心に正確に塗布液を滴下することが出来て省液につながる。このために、スピンチャックの中心との位置合わせ（アライメント補正）を行うことが好ましい。

特開２００６−１０２６６４号公報 特開平６−１７０１０号公報

特に太陽電池セルなどに用いられる非円形（例えば、矩形や矩形の４つの角を面取りした八角形に近似した形状など。）の基板の場合、円形の基板とは異なり、中心から周縁までの距離が均一でないため、アライメント補正の精度が低下しやすい。また、テクスチャと呼ばれる紙やすりのように表面がザラザラした基板の場合、アズスライス基板とは異なり、滑りが悪いため、アライメント補正の歩留まりが低下しやすい。

また、特許文献２のように連続処理するものでは、処理能力を上げるため、各処理工程に行くまでの搬送間を最小限の動作で対応することを前提としているので、アライメント補正工程を新設すると、タクトタイムが延びてしまうという矛盾が生ずる。

本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、工程を増やすことなく、未処理基板を精度良くアライメント補正することを目的とする。

本発明の基板搬送装置は、待機位置に載置された一枚の未処理基板を、所定の処理を施す処理位置へ搬送するものである。この基板搬送装置は可動支持部材、シフト機構、昇降機構およびガス噴出機構を有する。可動支持部材は前記未処理基板の裏面の両側縁部を支持し、その支持面に、前記未処理基板の周縁部の搬送方向上流側に係合されるフックが形成されている。シフト機構は前記可動支持部材を搬送方向に可逆にシフトさせる。昇降機構は前記可動支持部材を昇降させる。ガス噴出機構は前記可動支持部材の支持面から上方へガスを噴出させる。

この構成において、可動支持部材が未処理基板を待機位置からピックアップする際、可動支持部材の支持面からガスを噴出すると、未処理基板は摩擦が低減された状態で可動支持部材に支持される。このとき、可動支持部材のフックを未処理基板の周縁部の搬送方向上流側に係合させに行くと、未処理基板が可動支持部材の支持面で首尾良く回転する。したがって、未処理基板をアライメント補正することが出来る。フックを未処理基板の周縁部の搬送方向上流側に係合させるには、未処理基板の搬送動作を利用すれば良い。

また、本発明の基板搬送装置は、前記可動支持部材の支持面からエアを吸引するエア吸引機構を備える。この構成において、可動支持部材の支持面からエアを吸引すると、未処理基板は可動支持部材の支持面に吸着される。このため、搬送動作中および搬送停止時に発生する可動支持部材上での未処理基板の位置ズレを防止することが出来る。

また、本発明の塗布装置は前記基板搬送装置を備え、前記処理位置において前記未処理基板の表面に均一に塗布液を塗布する。この基板処理装置はスピンチャックおよびノズルを有する。スピンチャックは前記未処理基板を吸着回転させる。ノズルは前記スピンチャックに吸着された前記未処理基板の表面の中心部に塗布液を滴下する。

本発明によれば、工程を増やすことなく、未処理基板を精度良くアライメント補正することが可能となり、タクトタイムの短縮が図られる。特に、非円形で表面がざらざらした基板に対して有効である。

図１（Ａ）は本発明の一実施形態に係る塗布装置を示す平面工程図である。図１（Ｂ）は同塗布装置を示す側面工程図である。 本発明の一実施形態に係る基板搬送装置の概略構成を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る回転塗布ユニットの一例を示す断面図である。 搬送フォークの一例を示す斜視図である。 図５（Ａ）はプラットホームの一例を示す平面図である。図５（Ｂ）は搬送フォークの一例を示す平面図である。 図６（Ａ）は未処理基板のピックアップ動作を説明する搬送装置の平面図である。図６（Ｂ）は同搬送装置をVII方向から見た正面図である。 図７（Ａ）は未処理基板の搬送動作を説明する搬送装置の平面図である。図７（Ｂ）は同搬送装置をIX方向から見た正面図である。 図８（Ａ）は未処理基板の移載動作を説明する搬送装置の平面図である。図８（Ｂ）は同搬送装置をXI方向から見た正面図である。 待機位置の未処理基板の配向状態を模式的に示す平面図である。 搬送装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。

本発明の一実施形態に係る塗布装置の構成について、図１〜図５を参照して説明する。

まず、塗布装置１の概略を説明する。塗布装置１は、回転塗布ユニット２０および搬送装置１００を備える。搬送装置１００は、待機位置（Ａ点）に置かれた一枚の矩形の未処理基板Ｗ１を処理位置（Ｂ点）へ搬送する。処理位置（Ｂ点）には、回転塗布ユニット２０が設置される。回転塗布ユニット２０では、未処理基板Ｗ１の表面に均一に塗布液が塗布される。本実施の形態では、未処理基板Ｗ１は、４つの角を面とりした八角形に近似した形状を呈している。

本実施の形態では、搬送装置１００は、このような未処理基板Ｗ１の搬送と同時に、回転塗布ユニット２０によって塗布液を塗布し終えた処理済み基板Ｗ２を、待避位置（Ｃ点）まで搬送する。退避位置（Ｃ点）にはチャック３０が設置されている。処理済み基板Ｗ２は、チャック３０に吸着された後、塗布装置１を離れて乾燥や焼き付け等の次工程に移送される。このようにして複数の未処理基板Ｗ１に連続して塗布処理が施されていく。

待機位置（Ａ点）には、プラットホーム１０が設置される。図５（Ａ）に示すように、プラットホーム１０は、搬送方向に平行に延びる２本の板棒状の部材であり、その上面に複数のガス噴出孔１１が長手方向に並んで形成されている。図５に示すように、２つのプラットホーム１０の外側縁間の距離Ｄ１は搬送フォーク４０の２本の爪４２の内側縁間の距離Ｄ２よりも狭くなるように設定され、爪４２がプラットホーム１０に干渉しないようになっている。ガス噴出孔１１には、ガスボンベや流量調整弁、配管等を備えるガス噴出機構（不図示）により高圧のガスが供給される。これにより、ガス噴出孔１１よりプラットホーム１０の上面に置かれた未処理基板Ｗ１に向けて上方へガスが噴出される。このガスは、未処理基板Ｗ１を浮上させ、未処理基板Ｗ１に作用する摩擦を低減するように働く。このガスとしてはエア、窒素など安価で基板に対して不活性なガスを好適に用いることが出来る。

図１に示すように、プラットホーム１０に隣接して昇降可能なカセット２が配設されている。カセット２は、複数段のラックに一枚ずつ積載された状態で複数の未処理基板Ｗ１を収納する。カセット２とプラットホーム１０の間には、ローディング機構（不図示）が設けられる。ローディング機構は、カセット２内から一枚ずつ未処理基板Ｗ１をプラットホーム１０上に払い出して塗布工程のために待機させる。

図３に示すように、回転塗布ユニット２０は、上方が開放または密閉されたケース２２内にスピンチャック２１を配置し、このスピンチャック２１上に未処理基板Ｗ１を配置するとともに、スピンチャック２１上面に形成した真空引き用の溝（不図示）で未処理基板Ｗ１を吸着し、スピンチャック２１の回転によって未処理基板Ｗ１を一体的に回転せしめ、この回転に伴う遠心力で、上方のノズル２３から滴下した塗布液を、基板表面に均一に広げるように構成される。

図２に示すように、搬送装置１００は、搬送フォーク（可動支持部材）４０、シフト機構５０、昇降機構６０、ガス噴出機構７０（図示せず）およびエア吸引機構８０を備える。

図４、図５に示すように、搬送フォーク４０は、ステム４１および爪４２，４３から構成される。ステム４１はコの字形を呈し、搬送方向に直交する方向に平行に延びた２つのアーム４１１，４１２には、それより一段低い高さに、板棒上の爪４２，４３がそれぞれ搬送方向について背中合わせに取付られている。爪４２，４３はいずれも２本ずつであり、所定の間隔を隔てて平行に延びている。爪４２の上面には未処理基板Ｗ１の裏面の両側縁部が支持される。爪４３の上面には処理済み基板Ｗ２の裏面の両側縁部が支持される。

爪４２の先端部上面にはフック４４が設けられている。各フック４４はＬ字型を呈し、矩形の未処理基板Ｗ１の４つの角（周縁部）のうち、搬送方向上流側に位置する２つの角のそれぞれに係合される。なお、未処理基板Ｗ１の角は面取りされており、フック４４に係合させやすくなっている。

また、爪４２の上面には、未処理基板Ｗ１の支持領域内に、ガス噴出孔４５およびエア吸引孔４６が設けられている。なお、爪４２の上面におけるこれらの孔の位置は、図示の位置に限定されるものでない。

ガス噴出孔４５には、ガスボンベや流量調整弁、配管等を備えるガス噴出機構７０（図５参照。）により高圧のガスが供給される。これにより、ガス噴出孔４５より爪４２の上面に支持された未処理基板Ｗ１に向けて上方へガスが噴出される。このガスは、未処理基板Ｗ１を浮上させて未処理基板Ｗ１に作用する摩擦を低減するように働く。このガスとしては空気、窒素など安価で基板に対して不活性なガスを好適に用いることが出来る。ガス噴出孔４５に接続された配管は、爪４２を横切って搬送装置１００の外部に導出される。

エア吸引孔４６からは、真空ポンプや配管等を備えるエア吸引機構８０（図２参照。）によってエアが吸引される。このエアは、爪４２の上面に支持された未処理基板Ｗ１を吸着するように働く。これにより、爪４２の上面に未処理基板Ｗ１を確実に保持できる。エア吸引孔４６に接続された配管は、爪４２、ステム４１、ロッド６２、シリンダ６１およびスライダ５１を通って搬送装置１００の外部に導出される。

図２に示すように、搬送フォーク４０は、シリンダ６１によって昇降するロッド６２、およびシリンダ６１に固着されたスライダ５１を左右に摺動させるためのガイドロッド５２によって作動する。スライダ５１および５２は搬送フォーク４０を搬送方向に可逆にシフトさせるシフト機構５０を構成している。また、シリンダ６１およびロッド６２は搬送フォークを昇降させる昇降機構６０を構成している。

塗布装置１の主制御部（不図示）は、回転塗布ユニット２０、シフト機構５０、昇降機構６０、ガス噴出機構７０およびエア吸引機構８０はそれぞれ独立して動作させるように制御する。

次に、上記のように構成される塗布装置１の動作を図１、図６〜図１０を参照して説明する。まず、カセット２に積載された未処理基板Ｗ１を一枚ずつプラットホーム１０に払い出す。このとき、図９に示すように、カセット２内で未処理基板Ｗ１はランダムに配向している状態であり、個々の未処理基板Ｗ１_−１，Ｗ１_−２，Ｗ１_−３の中心位置は不揃いである。未処理基板Ｗ１はカセット２からプラットホーム１０に払い出されたときでもそのランダムな配向状態を維持している。このようなランダムは配向状態を維持したまま未処理基板Ｗ１をスピンチャック２１上に搬送すると、スピンチャック２１の中心との位置が不整合であり、塗布液の省液が図れない。そこで、未処理基板のアライメント補正が必要となる。

プラットホーム１０から回転塗布ユニット２０へ搬送するには、まず昇降機構６０を動作させて搬送フォーク４０を上昇させる（図６（Ｂ）の矢印２０１参照。）。するとプラットホーム１０の下方に位置する爪４２が上昇して未処理基板Ｗ１をピックアップする。また、爪４３も同時に上昇し、スピンチャック２１上の処理済み基板Ｗ２をピックアップする。このとき、ガス噴出機構７０を動作させて爪４２の上面のガス噴出孔４５からガスを噴出させる（図６（Ｂ）の矢印１０１参照。）。すると未処理基板Ｗ１が浮上し、未処理基板Ｗ１に作用する摩擦が低減される。さらに、プラットホーム１０のガス噴出孔１１からもガスを噴出させる（図６（Ｂ）の矢印１０２参照。）ことで、摩擦低減効果が増大する。

次に、シフト機構５０を動作させて搬送フォーク４０を搬送方向（図６（Ａ）では右方向。）に移動させる（図６（Ａ）の矢印２０２参照）。すると各爪４２の端部のフック４４に未処理基板Ｗ１の搬送方向上流側の２つの角が水平方向から係合される。このとき未処理基板Ｗ１に作用する摩擦が低減されているので、未処理基板Ｗ１の配向がランダムでもフック４４が未処理基板Ｗ１をキックすることで、配向を矯正する方向に容易に未処理基板Ｗ１が回転する（図６（Ａ）の矢印１０３参照。）。そして、フック４４に未処理基板Ｗ１の搬送方向上流側の２つの角が整合されることで爪４２に対する位置決めがなされる。したがって、スピンチャック２１の中心との位置合わせ（アライメント補正）が精度良く行える。

未処理基板Ｗ１をＡ点からＢ点まで（処理済み基板Ｗ２をＢ点からＣ点まで）搬送する間（図７（Ａ）の矢印２０３参照。）は、エア吸引機構８０を動作させて爪４２の上面からエアを吸引する（図７（Ｂ）の矢印１０３参照。）。すると、未処理基板Ｗ１が爪４２の上面に吸着されるため、未処理基板Ｗ１を、アライメント補正された状態でスピンチャック２１上方まで搬送することが出来る。特に、爪４２がＢ点に到達して停止するときに、未処理基板Ｗ１に作用する慣性の影響で中心位置がずれることを防ぐことが可能である。

次に、昇降機構６０を動作させて搬送フォーク４０を下降させる（図８（Ｂ）の矢印２０４参照。）。するとスピンチャック２１の上方に位置する爪４２が下降してスピンチャック２１が未処理基板Ｗ１を吸着する。これにより、図８（Ａ）に示すように、未処理基板Ｗ１をスピンチャック２１上の中心に配置することが出来る。また、爪４３も同時に下降し、チャック３０が処理済み基板Ｗ２を吸着する。

その後、シフト機構５０を動作させて搬送フォーク４０を搬送方向と反対方向（図８（Ａ）では左方向。）に移動させ、爪４２，４３がスピンチャック２１に干渉しない位置（例えば、図１に示すように、ステム４１の中心がＢ点にある位置。）まで退避させる。

そして、図３に示すように、ノズル２３の吐出口をスピンチャック２１の中心に移動させる。未処理基板Ｗ１はスピンチャック２１の中心と位置合わせされているので、吐出口の位置は未処理基板Ｗ１の中心とも一致する。そして、塗布液Ｒを適量滴下する。このように未処理基板Ｗ１の中心に確実に滴下出来るので、塗布液Ｒの省液化が可能である。

続いて、スピンチャック２１を下降させてケース２２内でスピンチャック２１を回転駆動することで未処理基板Ｗ１の表面に均一に塗布液が広げられる。なお、回転塗布ユニット２０に、ケース２２の内部の温度や雰囲気を調節する機構が備えられていてもよい。

一方、チャック３０に吸着した処理済み基板Ｗ２は、この後、ホトレジスト等のように乾燥処理が必要な場合は乾燥機へ搬送し、また、ＳＯＧ等のように焼き付け処理が必要な場合はホットプレート等の熱処理装置へ搬送する。その後、スピンチャック２１を上昇させるとともに、チャック３０を元の位置に戻してからシフト機構５０を動作させて爪４２をＡ点、爪４３をＢ点まで移動させる。以上を繰り返すことにより、連続的に塗布処理を行う。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…塗布装置
１０…プラットホーム
２０…回転塗布ユニット
３０…チャック
４０…搬送フォーク
４２，４３…爪
４４…フック
４５…ガス噴出孔
４６…エア吸引孔
５０…シフト機構
６０…昇降機構
７０…ガス噴出機構
８０…エア吸引機構
１００…搬送装置
Ｗ１…未処理基板
Ｗ２…処理済み基板

Claims (5)

1. 待機位置に載置された一枚の未処理基板を、所定の処理を施す処理位置へ搬送する基板搬送装置であって、
   前記未処理基板の裏面の両側縁部を支持し、その支持面に、前記未処理基板の周縁部の搬送方向上流側に係合されるフックが形成された可動支持部材と、
   前記可動支持部材を搬送方向に可逆にシフトさせるシフト機構と、
   前記可動支持部材を昇降させる昇降機構と、
   前記可動支持部材の支持面から上方へガスを噴出させるガス噴出機構と、
   を有する基板搬送装置。
2. さらに、前記可動支持部材の支持面からエアを吸引するエア吸引機構を備える、請求項１に記載の基板搬送装置。
3. 請求項１に記載の基板搬送装置を用いた基板搬送方法であって、前記可動支持部材が前記未処理基板を前記待機位置からピックアップする際、前記可動部材の支持面からガスを噴出し、前記フックに前記未処理基板の周縁部の搬送方向上流側を係合させることを特徴とする基板搬送方法。
4. 請求項２に記載された基板搬送装置を用いた基板搬送方法であって、前記可動支持部材が前記未処理基板を前記待機位置からピックアップする際、前記可動部材の支持面からガスを噴出し、前記フックに前記未処理基板の周縁部の搬送方向上流側を係合させた後、前記未処理基板を前記待機位置から前記処理位置まで搬送する間、前記可動支持部材の支持面からエアを吸引することを特徴とする基板搬送方法。
5. 請求項１または２に記載の基板搬送装置を備え、前記処理位置において前記未処理基板の表面に均一に塗布液を塗布する基板処理装置であって、前記未処理基板を吸着回転させるスピンチャックと、前記スピンチャックに吸着された前記未処理基板の表面の中心部に塗布液を滴下するノズルとを有する塗布装置。

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