JP2010076929A - 基板搬送アーム - Google Patents

Abstract

【課題】反っているプリント基板をワークステージ載置する際に、基板とワークステージと基板との間で吸着用の真空がリークするのを防ぎ、ワークステージが基板を吸着保持できるようにすること。
【解決手段】搬送アーム１０は、吸着パッド１により基板を真空吸着により保持して搬送し、ワークステージ上に載置して真空吸着により保持させる。搬送アーム１０の吸着パッド１が設けられる側に、吸着パッド１より短い板ばね４等の弾性部材が設けられる。板ばね４は、吸着パッド１の先端より引っ込ませて設けられる。基板を保持した搬送アーム１０がワークステージ上で下降するとき、板ばね４は、基板の反っている部分をワークステージの方向に押し付ける。このため、基板は平面に矯正され、基板周辺部からの吸着用真空のリークがなくなり、基板はワークステージに吸着保持される。
【選択図】 図１

Description

プリント基板や液晶パネル用のガラス基板等を真空吸着して保持し搬送する基板搬送用アームに関し、特に、反りが生じている基板であっても、真空吸着を行うワークステージに吸着保持させることができる、基板搬送アームの構造に関するものである。

プリント基板や液晶パネルなどの製造工程において、プリント基板や、液晶パネルに使われるガラス基板等の搬送は、基板を、搬送アームですくって持ち上げる方法（例えば特許文献１）と、搬送アームに取り付けた複数の吸着パッドで吸着して吊り下げる方法（例えば特許文献２）がある。
図１１に、基板を吸着パッドで吊り下げて搬送する搬送アームを供えた搬送装置の構成例を示す。同図は、搬送装置を横から見た図である。
搬送アーム１０には、搬送対象となる基板１１を吸着する吸着パッド１が、複数、下向きに取り付けられている。吸着パッド１は、主な構成としてパッド部２と軸部３からなる。パッド部２は基板に接触する部分であり、変形が可能なやわらかい樹脂でできている。軸部３は吸着パッド１を搬送アームに固定する部分であり、数ｍｍの範囲で伸縮する。また内部に真空供給路が形成されている。

搬送する基板１１の表面には、吸着パッド１のパッド部２が吸着しても許される領域が作られており、吸着パッド１は、その位置に合せて搬送アーム１０に取り付けられている。なお、吸着パッド１が吸着しても許される領域は、基板１１に形成される回路等のパターンとパターンの間や、パターンの形成されない基板の周辺部であることが多い。
各吸着パッド１の軸部３には真空配管が接続され、基板１１を吸着保持する際には真空が供給される。
搬送アーム１０には、搬送アーム移動機構２０が取り付けられ、搬送アーム移動機構２０により、保持した基板１１を所望の位置に移動させる。例えば、露光装置等の場合は、基板を搬送アーム１０により保持してワークステージ上まで搬送し、ワークステージ上に載置して真空吸着して保持させ、露光処理等を行なう。
露光処理等が終わると、露光処理等が終わった基板は搬送アーム１０により吸着保持され、ワークステージから搬出され、次の工程に送られる。

搬送アーム移動機構２０は、Ｚ方向ガイド１３、Ｘ方向ガイド１４に沿って搬送アーム１０をＺ方向（図面上下方向）、Ｘ方向（図面左右方向）に移動させるＸ方向駆動部２１及びＺ方向駆動部２２から構成され、Ｚ方向ガイド１３はベースプレート１２に取り付けられ、Ｘ方向ガイド１４はＺ方向駆動部２２に取り付けられＺ方向に移動する。
なお、同図には、Ｙ方向（図面手前奥方向）移動機構は示されていないが、Ｙ方向（図面手前奥方向）に移動する機構を取り付けたものもある。
制御部３０は、上記Ｘ方向駆動部２１及びＺ方向駆動部２２を制御して、搬送アーム１０を所望の位置に移動させるとともに、電磁弁３１を駆動して搬送アーム１０の吸着パッド１への真空の供給を制御して、吸着パッド１による基板１１の吸着保持および解除を制御する。

図１２は、図１１の搬送アーム１０の部分を拡大して示したものである。この図を用いて、搬送アーム１０の動作を説明する。なお、吸着パッド１に接続されている真空配管は省略している。
上記したように、吸着パッド１は、主としてパッド部２と軸部３とから構成されている。パッド部２は基板に触れる部分である。パッド部２の材質は柔らかい樹脂であり、ある程度の変形が可能である。
吸着パッド１は、軸部３において搬送アーム１０のプレート１０ａに取り付けられる。軸部３にはばね３ａが取り付けられており、吸着パッド１は取り付けたプレート１０ａに対して、図面上下方向（Ｚ方向）に数ｍｍの範囲で移動可能である。

搬送アーム１０により搬送される基板１１には反りが生じているものがあり、特に、プリント基板においては、前工程での処理加工の結果、基板に反りが発生することがある。図１２においては、反りが生じている基板を示している（実際の基板の反りは数ｍｍ程度であるが、同図においては誇張して示している）。
図１２を使って、搬送アームが反った基板を保持する動作を説明する。
図１２（ａ）において、搬送アーム１０の吸着パッド１に真空が供給される。搬送アーム１０は、基板１１が載置してあるステージ１５の直上に移動し下降する。
次に、図１２（ｂ）に示すように、吸着パッド１のパッド部２が基板１１に接触する。基板１１は反っているが、基板の形状に合わせて、軸部３の上下方向（Ｚ方向）の位置が変化し、またパッド２も柔らかであるため形状も変形する。これにより基板１１は吸着パッド１に吸着され保持される。次に、搬送アーム１０が上昇し、基板１１がステージ１５から搬出される。
特許第４０５２８２６号公報 特許第４０４８４６４号公報

基板１１に反りが発生していても、図１２（ｂ）に示すように、吸着パッド１は、その反りに合わせて、軸部３の上下方向の移動やパッド部２の変形により、搬送アーム１０は基板を吸着保持して搬送することができる。
しかし、このように反った基板１１を、搬送アーム１０から基板１１を真空吸着して保持するワークステージに載置しようとすると、ワークステージの表面は平面であるので、ステージと反った基板１１の間に隙間ができ、そこからワークステージに供給している吸着用の真空がリークする。そのため、ワークステージは基板を吸着保持することができない。

反った基板１１を搬送アーム１０からワークステージに載せ、吸着保持させるためには、基板の反りを矯正し、ステージの表面に沿って平面にしなければならないが、従来の搬送アームでは基板を吸着保持することができない場合が生じた。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、反っているプリント基板をワークステージ載置する際に、基板をワークステージに向かって押さえつけて反りを矯正し、ステージの表面に沿って平面になるようにし、基板とワークステージと基板との間で吸着用の真空がリークするのを防ぎ、ワークステージが基板を吸着保持できるようにすることである。

上記課題を解決するため、本発明は、基板を吸着パッドにより下側に保持して搬送し、該基板を真空吸着して保持するワークステージ上に載置する基板搬送アームにおいて、基板搬送アームを以下のように構成する。
基板搬送アームの吸着パッドが設けられる側に、吸着パッドより短い弾性部材を設ける。弾性部材は、基板搬送アームが基板を搬送している際に、基板を吸着パッドから剥さないように、吸着パッドより短くし、吸着パッドの先端より引っ込ませて設ける。そして、基板をワークステージ上に載置する際、基板を弾性部材により押し付け、基板を平らにする。
なお、弾性部材は、基板の周辺部をワークステージ側に押さえられるような位置に取り付けるのが好ましい。

本発明においては、搬送アームが、反った基板をワークステージに載置するとき、吸着パッドと同じ側に設けた弾性部材により、基板をステージ側に押し付けるように構成されている。
このため、基板はステージの表面に沿って平らになる。したがって、基板とステージの間に隙間がなくなり、ワークステージに供給しているワーク吸着用の真空のリークがなくなり、ワークステージは基板を吸着することができる。

図１に本発明の実施例の搬送アームを供えた搬送装置の構成を示す。図１１との違いは、搬送アーム１０の基板１１を保持する側に、弾性部材である複数の板ばね４を取り付けた点である。そのほかの構成については、基本的には図１１の構成と同じである。
すなわち、搬送アーム１０には、基板１１を吸着するためのパッド部２と軸部３からなる吸着パッド１が、複数、下向きに取り付けられている。パッド部２は、前述したように変形が可能なやわらかい樹脂で形成され、軸部３には内部に真空供給路が形成されている。吸着パッド１は、前述したように例えば基板の周辺部に対応した位置や、基板１１に形成される回路等のパターンとパターンの間に対応した位置に設けられる。

搬送アーム１０には、搬送アーム移動機構２０が取り付けられ、搬送アーム移動機構２０により、保持した基板１１を所望の位置に移動する。
搬送アーム移動機構２０は、例えば、前記したように、Ｘ方向駆動部２１及びＺ方向駆動部２２から構成され、Ｚ方向ガイド１３、Ｘ方向ガイド１４に沿って搬送アーム１０を移動させる。なお、Ｙ方向（図面手前奥方向）移動機構を設けて、Ｙ方向（図面手前奥方向）に移動するように構成してもよい。
制御部３０は、上記Ｘ方向駆動部２１及びＺ方向駆動部２２を制御して、搬送アーム１０を所望の位置に移動させるとともに、電磁弁３１を駆動して搬送アーム１０の吸着パッド１への真空の供給を制御して、吸着パッド１による基板１１の吸着保持および解除を制御する。

図２（ａ）（ｂ）は、図１の点線Ａ−Ａ部（板ばねの部分）の断面図である。また、図３は、搬送アームに取り付けた吸着パッドと板ばねの配置を示す斜視図である。同図では、吸着パッドや板ばねを取り付けるプレートを点線で示している。
図２、図３に示すように、吸着パッド１は、基板１１の接触が許されている位置（周辺部等のパターンが形成されない位置）を吸着するように、搬送アーム１０のプレート１０ａに取り付けられる。
背景技術において説明したように、吸着パッド１は、取り付けられるプレート１０に対して上下方向（Ｚ方向）に数ｍｍの範囲で移動可能である。また、パッドの材質は柔らかい樹脂であり、ある程度の変形が可能である。
なお、本実施例において示した吸着パッド１は、図９（ａ）に示すようなパッドの部分が吸盤形のものであるが、基板の多少の変形に対応できる柔軟さを有するものであれば、他の形状でも良い。パッドの他の例としては、図９（ｂ）のようなベローズを用いた物や、（ｃ）のようなスポンジを用いた物などがある。

図２、図３に戻り、弾性部材である板ばね４は、搬送アーム１０のプレート１０ａの周辺部に取り付ける。後述するように、板ばね４は、基板１１がワークステージに置かれる際に基板と接触するので、板ばね４を設ける位置も、基板４の接触が許されている位置（パターンが形成されない位置）である。
板ばね４は、一方の端が、例えばねじ４ｂにより板ばね取付ブロック４ａに固定され、板ばね取付ブロック４ａは、搬送アーム１０のプレート１０ａに固定される。板ばね４のもう一方の端は、吸着パッド１が並ぶ列まで伸び、開放されている。
図２（ｂ）に示すように、板ばね４の開放されている側に下から力を加えると、弾性によりそれを押し返す力が働く。
板ばね４は、吸着パッド１より短く（高さが低く）、板ばね４の開放されている側は、基板が吸着されていない状態では、吸着パッド１の先端よりもやや引っ込んで設ける。これは、吸着パッド１が基板を吸着して搬送している際に、板ばね４が基板に当たって、基板を吸着パッド１から引き剥がすことがないようにするためである。
実際には、吸着パッド１が基板を吸着保持している際に、板ばね４の先端と基板とは、０．５ｍｍほど隙間が開くように設計している（図２（ａ）参照）。

以下、図４から図８により、基板が載置されているステージから真空吸着機構を有するワークステージ上まで搬送し、ワークステージ上に基板を載置して吸着保持させる場合について、本実施例における搬送アームの動作を説明する。なお、これらの図は、図１２と同様に、吸着パッドに接続されている真空配管を省略している。
図４に、搬送アーム１０が、ステージ１５から、反りが生じている基板１１を保持して吊り上げるまでを示す。
図４（ａ）に示すように、搬送アーム１０に取り付けた吸着パッド１に真空が供給される。搬送アーム１０は基板１１が載せられたステージ１５の直上に移動して下降する。
図４（ｂ）に示すように、基板１１の形状に合わせて、吸着パッド１の上下方向（Ｚ方向）の位置やパッド部２の形状が変化し、基板１１は吸着パッド１に吸着保持される。
次に、搬送アーム１０が上昇し、基板１１がステージ１５から搬出される。ここまでは、背景技術の説明と同じである。この段階では板ばね４は吸着パッド１より短かく、吸着パッドの先端よりも引っ込んで設けられているので働かない。

図５（ａ）に示すように、反りが生じた基板１１を保持している搬送アーム１０が、真空吸着を行うワークステージ１６上に移動する。図６（ａ）は、この段階での、板ばね４の部分を横から見た図であり、基板１１と板ばね４はまだ接触していない。
図５（ｂ）に示すように、ワークステージ１６の表面に形成されている真空吸着溝１６ａに真空が供給される。反りが生じた基板１１を保持している搬送アーム１０が下降し、反っている基板１１の一部がワークステージ１６の表面に接触する。
図６（ｂ）は、この段階での、板ばね４の部分を横から見た図である。基板１１の一部がワークステージ１６の表面と接触すると、反動で基板１１の反っている（浮いている）側の周辺部が持ち上がる。
吸着パッド１はプレート１０ａ側に移動し、基板１１の反っている部分の周辺部が板ばね４の端に接触する。基板１１は、板ばね４を下から押し上げようとするが、反対に板ばね４の弾性によりワークステージ１６の方向に押し付けられる。

図７に示すように、搬送アーム１０がさらに下降する。図６（ｃ）に示すように、板ばね４は、さらに基板周辺部の反っている部分をワークステージ１６の方向に押し付ける。基板１１の周辺部は、ワークステージ１６の表面に沿って平面に矯正されていく。
図８（ａ）に示すように、搬送アーム１０がさらに下降する。基板１１の周辺部は、板ばね４によりワークステージ１６に押し付けられ、ワークステージ１６の表面に沿って平面に矯正される。ワークステージ１６と基板１１との間に隙間がなくなり、真空吸着溝１６ａに供給されている真空のリークがなくなる。基板周辺部からの吸着用真空のリークがなくなるので、基板１１の中央部に反りがあり基板１１の中央部とワークステージ１６との間に空間があったとしても、やがてはこの空間も引かれて真空になり、基板１１はワークステージ１６に吸着保持される。
ついで、図８（ｂ）に示すように、吸着パッド１への真空の供給を停止し、搬送アーム１０は基板１１の保持を解除して上昇する。なお、真空配管３２にエアーを供給できるようにしておき、基板１１の保持を解除する時、バックブローしてもよい。

上記実施例においては、例えば図２に示したように、基板１１を押さえる板ばね４は、基板１１を内側から外側に向けて押すような向きに取り付けたが、図１０（ａ）に示すように、外から内に向けて押すような向きに取り付けても良い。
また、基板１１を吸着保持するワークステージ１６には、周辺部にリップシールを取り付け、反りが生じた基板を吸着保持しやすくしたものがある。そのようなリップシールを設けたワークステージの場合は、図１０（ｂ）に示すように、板ばね４（弾性部材）が基板１１を押さえつける位置は、リップシール１６ｂが設けられている位置と一致させることが望ましい。このようにすることで、基板１１の周辺部からの真空のリークを防ぎやすくなる。
さらに、図１や図３などに示したように、吸着パッド１と板ばね４（弾性部材）は交互に、吸着パッド１と板ばね４の数がほぼ同数になるように設けたが、板ばね４（弾性部材）の数はもっと少なくしても良いし、反対に多くしても良い。基板１１の厚さや材質の違いにより、反りを矯正する（反っている基板をワークステージに押し付ける）ための力の大きさは異なる。搬送アーム１０に設ける板ばね４（弾性部材）の位置や個数は、搬送する基板の種類に応じて適宜設計する。

上記実施例においては、弾性部材として板ばねを利用したものについて説明したが、弾性部材は板ばねに限らない。図１０（ｃ）に示すようなコイルばねを利用したものであっても良い。搬送アームが、基板をワークステージに置くときに、反りが生じている基板の周辺部をワークステージに押さえ付ける力を備えたものであれば良い。
ただし、その場合でも、基板の搬送中に弾性部材が吸着パッドから基板を引き剥がさないように、弾性部材の先は、基板が吸着されていない状態では、吸着パッドの先端よりもやや引っ込んでいなければならない。

本発明の実施例の搬送アームを供えた搬送装置の構成を示す図である。 図１の点線Ａ−Ａ部（板ばねの部分）の断面図である。 搬送アームに取り付けた吸着パッドと板ばねの配置を示す斜視図である。 本実施例における搬送アームの動作を説明する図（１）である。 本実施例における搬送アームの動作を説明する図（２）である。 本実施例における搬送アームの動作を説明する図（３）である。 本実施例における搬送アームの動作を説明する図（４）である。 本実施例における搬送アームの動作を説明する図（５）である。 吸着パッドの変形例を示す図である。 板ばねの他の取付例および板ばね以外の弾性体を用いた例を示す図である。 基板を吸着パッドで吊り下げて搬送する搬送アームを供えた搬送装置の構成例を示す 搬送アームが反った基板を保持する動作を説明する図である。

符号の説明

１ 吸着パッド
２ パッド部
３ 軸部
３ａ ばね
４ 板ばね
４ａ 板ばね取付ブロック
１０ 搬送アーム
１０ａ 搬送アームのプレート
１１ 基板
１２ ベースプレート
１３ Ｚ方向ガイド
１４ Ｘ方向ガイド
１５ ステージ
１６ ワークステージ
１６ａ 真空吸着溝
１６ｂ リップシール
２０ 搬送アーム駆動機構
２１ Ｘ方向駆動部
２２ Ｚ方向駆動部
３０ 制御部
３１ 電磁弁
３２ 真空配管

Claims (1)

1. 基板を吸着パッドにより下側に保持して搬送し、該基板を真空吸着して保持するワークステージ上に載置するための基板搬送アームにおいて、
   基板搬送アームの吸着パッドが設けられる側には、吸着パッドより短い弾性部材が吸着パッドの先端より引っ込んで設けられている
   ことを特徴とする基板搬送アーム。

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