JP6512707B2

JP6512707B2 - 基板積載カセット

Info

Publication number: JP6512707B2
Application number: JP2015233270A
Authority: JP
Inventors: 西尾　勤; 勤西尾; 寿松林
Original assignee: Chugai Ro Co Ltd
Current assignee: Chugai Ro Co Ltd
Priority date: 2015-11-30
Filing date: 2015-11-30
Publication date: 2019-05-15
Anticipated expiration: 2035-11-30
Also published as: JP2017103280A

Description

本発明は、
高温の中で使用しても、載置した基板の位置が変化しない基板の支持ロッドを備えた基板積載カセットに関する。

従来、ガラスの基板を通常の温度で処理する際に用いられる基板積載カセットとしては、例えば、特許文献１及び特許文献２が知られている。特許文献１の「基板用ワイヤーカセット」は、大型ガラス基板にも対応でき、ガラス基板とワイヤーを被覆する被覆部材の摩耗を抑えた、しかも収納効率が良く、設備費用を抑えた基板用ワイヤーカセットを提供することを課題とし、基板を前面側から出し入れして、複数枚の基板を載置して収納、保持する基板カセットであって、基板を載置するワイヤーを水平に複数本張架配列したワイヤー列を複数段有し、前記ワイヤーの全長に対して間隔をおいて被覆部材を設けたことを特徴としている。特許文献１では、基板を水平に積載するとともに、上下方向に多数枚の基板を積載可能としている。この基板用ワイヤーカセットは、基板を積載するワイヤーを複数本張架配列したワイヤー列を、複数段有している。そして、基板が傷つくことを避けるために、ワイヤーの表面に合成樹脂などの被覆部材が設けられている。

特許文献２の「基板用カセット」は、ワイヤの固定構造の簡素化を可能とするとともに、基板用カセットの洗浄時におけるワイヤの劣化防止を図り、さらに、基板の収納能率を向上することが可能な機構を備えた基板用カセットを提供することを課題とし、ワイヤ部材の第１および第２フレームの固定に際し、ワイヤ部材の一方端に係合端子が設けられ、他方端には、ナットにより締め付け可能なネジ溝端子が設けられている。特許文献２では、ワイヤーが撓まないように、例えば、ワイヤーの一方の端部を、ワイヤーが架け渡される一方のフレームに係合させ、他方の端部を他方のフレーム側からナットにより締め付けて、常にワイヤーに張力を与えている。

特開２０１０−２１５２８７号公報特開２００５−２２２９７２号公報

特許文献１のように、ワイヤーを張架しただけの構造では、高温になると、ワイヤーに熱延びが生じ、載せた基板の高さや水平方向の位置が、熱処理用の炉内に入れる時と出す時で変わってしまい、ロボットでうまくアクセスできなかったり、基板同士の上下間隙がバラバラになって、昇温にバラツキが出るという問題がある。また、合成樹脂の被膜は、高温では溶けて基板に付着してしまうという問題もある。

また、特許文献２のように、ワイヤーに常に張力が与えられている場合、ワイヤーが延びても張架された高さ位置は保たれるが、そのためには、非常に強力な張力をかける必要がある。このカセットを高温の炉内に入れた場合には、カセットのフレーム自体が熱で軟化しているため、張力が強すぎるとフレームが張力により変形し、特許文献１の場合と同様に、ロボットでの基板の受け渡しをする場合には、支障をきたすおそれがある。また、フレームが熱変形しないよう十分な強度を持たせようとすると、カセット自体が大型化、重量化するという課題がある。

また、水平方向においては、ガラス製の基板とワイヤーとでは熱膨張係数が大きく異なる（ガラスの熱膨張係数：約９×１０^-6／℃、ワイヤー[ステンレス鋼の場合]の熱膨張係数：約１７〜１８×１０^-6／℃）ため、ワイヤーを水平に張っていても、温度上昇に伴って、ワイヤーの上に載っているガラス基板が、ワイヤーに引き摺られて移動してしまうという課題もあった。

本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、高温の中で使用しても、載置した基板の位置が変化しない基板の支持ロッドを備えた基板積載カセットを提供することを目的とする。

本発明にかかる基板積載カセットは、熱処理する基板を積載する基板積載カセットであって、間隔を隔てて対向する２つの支持部材を有するカセット本体と、上記２つの支持部材間に掛け渡されて基板を支持する複数の支持ロッドとを備え、該支持ロッドは、長手方向に貫通する中空部を有するセラミック製の外周ロッド部材と、上記中空部内を貫通するワイヤー部材と、該ワイヤー部材の両端部にそれぞれ設けられ、該ワイヤー部材の上記外周ロッド部材からの抜けを防止する抜け防止部材と、上記外周ロッド部材と上記抜け防止部材との間に介在され、上記ワイヤー部材に軸力を付与する付勢部材とを有することを特徴とする。

前記外周ロッド部材は、前記２つの支持部材の間隔より短い複数の短外周ロッド部材により構成されていることを特徴とする。

前記支持ロッドは、前記２つの支持部材の一方と係合する係合部を備えていることを特徴とする。

本発明にかかる基板積載カセットにあっては、高温の中で使用しても、載置した基板の位置が変化しない基板の支持ロッドを備えていて、適切に基板を支持することができる。

本発明に係る基板積載カセットの好適な一実施形態を示す斜視図である。図１に示した基板積載カセットの構成を説明する説明図である。図１の基板積載カセットに適用される支持ロッドを説明する説明図である。支持ロッドの第１変形例を示す側面図である。支持ロッドの第２変形例を示す側断面図である。支持ロッドの第３変形例を示す側断面図である。

以下に、本発明にかかる基板積載カセットの好適な実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る基板積載カセットにガラス基板が載置されている状態を示す斜視図である。図２は、図１に示した基板積載カセットの構成を示す説明図である。

本実施形態に係る基板積載カセット１は、例えば、図１に示すように、複数のガラス基板２が載置された状態で加熱炉(不図示)内に配置されて、ガラス基板２を熱処理する際に用いられる。

基板積載カセット１は、図１及び図２に示すように、長方形状に枠組みされた上下の矩形フレーム３ａ、３ｂ、及び、上下の矩形フレーム３ａ、３ｂを各角部にて上下に連結する４本の縦フレーム３ｃにより構成されるカセットフレーム３と、上下の矩形フレーム３ａ、３ｂがなす長方形の長辺に沿う方向に互いに間隔を隔てて対をなす、２対の縦フレーム３ｃ間にそれぞれ掛け渡された複数の支持部材４と、上下の矩形フレーム３ａ、３ｂがなす長方形の短辺に沿って互いに間隔を隔てて対向する支持部材４間上に掛け渡されて、ガラス基板２を支持する複数の支持ロッド５とを有している。

以下の説明においては、基板積載カセット１の使用状態において上下となる方向を上下方向、上下の矩形フレーム３ａ、３ｂがなす長方形の長辺に沿う方向を長手方向、短辺に沿う方向を短手方向とする。基板積載カセット１の各部位であっても、また、基板積載カセット１を構成する各部材については単体の状態であっても、基板積載カセット１の使用状態にて、上下方向、長手方向、短手方向となる方向を、上記各方向で特定して説明する。

短手方向に互いに間隔を隔てて設けられた二対の縦フレーム３ｃ間には、対をなす各縦フレーム３ｃにそれぞれ、上下方向に互いに間隔を隔てて、上面４ａが水平をなすように複数の支持部材４が設けられている。

支持部材４は、略短冊状の板材により形成されており、短冊の幅方向が上下に沿うように配置されて、その端部が縦フレーム３ｃに固定され、厚みの方向が短手方向に沿うように配置されている。すなわち、短手方向に間隔を隔てて設けられている板状の支持部材４は、互いに対面するように配置されている。また、互いに対面する支持部材４は、上面４ａが同じ高さに位置するように形成されている。

各支持部材４の上面４ａには、支持ロッド５を支持するとともに当該支持ロッド５の長手方向の移動を規制するための、断面半円形の規制凹部４ｂ、４ｃが、長手方向に適宜間隔にて複数形成されている。規制凹部４ｂ、４ｃは、短手方向に対向する支持部材４間に支持ロッド５が掛け渡されたときに、各支持ロッド５が短手方向に沿うように配置されている。

図３は、本実施形態の支持ロッドを説明する説明図である。図３（Ａ）は、支持ロッドの側面図、図３（Ｂ）は、支持ロッドの他の形態を示す要部拡大図である。支持ロッド５は、セラミック製の丸棒材であり、図３に示すように、一方の端から僅かに中央側に位置させて、他の部位より外径が小さく形成された係合部としての、矩形状に凹設した規制溝５ａが形成されている。規制溝５ａの幅は、支持部材４の厚みより僅かに広く形成されており、短手方向に対向する支持部材４間に支持ロッド５が掛け渡されたときに、一方の支持部材４と係合して、支持ロッド５の短手方向の移動を規制する。すなわち、支持ロッド５は、規制溝５ａが設けられて一方の支持部材４上に載置される部位と、他方の支持部材４上に載置される部位とは、外径が異なっている。このため、支持ロッド５上にガラス基板２を載置した際にガラス基板２が水平に配置されるように、支持ロッド５が架け渡される２つの支持部材４に設けられる規制凹部４ｂ、４ｃの深さは、規制溝５ａが係合される側の規制凹部４ｂの方が浅く形成されている。カセット１に取り付けるには、支持ロッド５の片端の規制溝５ａを、規制凹部４ａに合わせ、もう片端を規制凹部４ｃに合わせて、上から置くだけでよい。

本実施形態の基板積層カセット１によれば、２つの支持部材４間に掛け渡されてガラス基板２を支持する複数の支持ロッド５が、耐熱性が高いセラミック製なので、例えば金属製ワイヤーで構成する場合より熱による延びや変形を抑えることができ、張力を与えなくても撓むことがない。

また、ワイヤーによりガラス基板２を支持する場合には、ワイヤー表面の凹凸によりガラス基板２が傷つくことを避けるために、合成樹脂等によりワイヤーに被覆を施す場合がある。このような合成樹脂の被覆が施されたワイヤーは、熱により被覆が溶融してしまうため高温下では使用することはできないが、上記のようなセラミック製支持ロッド５は、合成樹脂が溶融してしまうような高温にて熱処理する場合であっても使用することができ、表面の状態も、ワイヤーに比べると凹凸が非常に少ないので、ガラス基板２を支持する際の傷付きのおそれもない。

また、支持ロッド５が、２つの支持部材４の一方と係合する規制溝５ａを備えているので、支持ロッド５が２つの支持部材４から外れ落ちることを防止することができる。このとき、支持ロッド５の移動を規制するように係合するのは一方の支持部材４だけなので、たとえ、支持ロッド５は、温度変化により伸縮したとしても、他方の支持部材４との間では規制されていないため自由に伸長することができる。このため、支持ロッド５に伸長による負荷が作用することを防止することができる。

また、上記実施形態においては、支持部材４との係合部を、支持部材４の幅より僅かに広く他の外周部の外径より小さな矩形状の規制溝５ａとした例について説明したが、これに限らず、支持部材４と係合して支持ロッド５の短手方向の移動を規制可能であれば、例えば図３（Ｂ）に示すように、曲面により凹設された溝であっても構わない。また、規制凹部４ｂ，４ｃは断面半円形でなく、矩形としてもよく、また、規制溝５ａを四角形に凹設したり、支持ロッド５を丸棒でなく、三角形以上の角棒とするなど、形状はどのようなものであってもよい。

図４は、支持ロッドの第１変形例を示す側面図である。上記実施形態においては、支持ロッド５が規制溝５ａを備えている例について説明したが、図４に示すように、規制溝５ａは、必ずしも設けられていなくともよい。このような構成とすれば、支持ロッド５に対する加工が不要で、非常に安価に製作できる。

上記実施形態においては、支持ロッド５をセラミックの単一の素材にて形成した例について説明したが、これに限るものではない。

図５は、支持ロッドの第２変形例を示す側断面図である。第２変形例の支持ロッド６は、例えば、ロッドの長手方向に貫通する中空部６ａを有する筒状のセラミック製の外周ロッド部材７と、中空部６ａ内を貫通するワイヤー８と、ワイヤー８の両端部にそれぞれ設けられ、ワイヤー８の外周ロッド部材７からの抜けを防止する抜け防止部材としてのナット９と、外周ロッド部材７とナット９との間に介在され、ワイヤー８に軸力を付与する付勢部材としての皿ばね１０とを有している。

ワイヤー８は、外周ロッド部材７より長く形成されており、両端部には、ネジ８ａが形成されている。外周ロッド部材７を貫通したワイヤー８の両端部には、それぞれナット９が螺合されている。ナット９と外周ロッド部材７との間には、ワイヤー８が貫通されたワッシャー１１が、一方の端部側に１枚、他方の端部側に２枚介在されている。他方の端部側に介在された２枚のワッシャー１１の間には、皿ばね１０がワイヤー８を貫通させて複数枚設けられている。

このため、ワイヤー８の両端部に螺合されているナット９を締め込むことにより、ワイヤー８には軸力が付与され、より強く緊張されるとともに、外周ロッド部材７は、長手方向に圧縮されることにより、より強度が高められる。ここで、付勢部材として皿ばね１０を用いた例について説明したが、これに限らず、コイルばねやスプリングワッシャー等を用いても構わない。また、このとき、ワイヤー８の両端に螺合するナット９を、フランジ付きナットにすることにより、ナット９側に配置するワッシャー１１を除くことができる。

図６は、支持ロッド５の第３変形例を示す側断面図である。第３変形例の支持ロッド１２は、外周ロッド部材７として、支持ロッド１２が架け渡される２つの支持部材４の間隔よりも短い短外周ロッド部材７ａを複数用い、複数の短外周ロッド部材７ａにワイヤー８を挿通させて支持ロッド１２を構成している点で、第２変形例の支持ロッド６と相違する。第３変形例の場合には、複数用いられる短外周ロッド部材７ａは長さが短いので、個々の短外周ロッド部材７ａは、せん断方向に作用する衝撃、及び、圧縮力に対する耐久性が高い。このため、より損傷し難い支持ロッド１２を提供することができる。

また、長尺のロッド部材７と比べると、長さが短いので折れ難く、取り扱いが容易になる。また、損傷した際も、１本丸ごと交換する必要がなく、損傷した部分だけを取り替えれば済むため、経済的である。また、ロッド部材７は載せるだけでカセットフレーム３に取り付けできるため、フレームが変形しないようにワイヤーの張力を、バランスを合わせて調整する従来に比して、組立やメンテナンスが非常に簡便になる。

また、支持ロッド５はセラミック製なので、熱膨張係数がガラスの熱膨張係数に近い（セラミック[Ａｌ₂Ｏ₃の場合]の熱膨張係数：約８〜９×１０^-6／℃）ため、たとえ温度上昇に伴って支持ロッド５が伸びたとしても、その上に載っているガラス基板２が引き摺られて移動することはほとんどない。

１基板積載カセット
２ガラス基板
３カセットフレーム
３ａ上の矩形フレーム
３ｂ下の矩形フレーム
３ｃ縦フレーム
４支持部材
４ａ上面
４ｂ、４ｃ規制凹部
５支持ロッド
５ａ規制溝
６支持ロッド
６ａ中空部
７外周ロッド部材
７ａ短外周ロッド部材
８ワイヤー
８ａネジ
９ナット
１０皿ばね
１１ワッシャー
１２支持ロッド

Claims

熱処理する基板を積載する基板積載カセットであって、間隔を隔てて対向する２つの支持部材を有するカセット本体と、上記２つの支持部材間に掛け渡されて基板を支持する複数の支持ロッドとを備え、
該支持ロッドは、長手方向に貫通する中空部を有するセラミック製の外周ロッド部材と、上記中空部内を貫通するワイヤー部材と、該ワイヤー部材の両端部にそれぞれ設けられ、該ワイヤー部材の上記外周ロッド部材からの抜けを防止する抜け防止部材と、上記外周ロッド部材と上記抜け防止部材との間に介在され、上記ワイヤー部材に軸力を付与する付勢部材とを有することを特徴とする基板積載カセット。
前記外周ロッド部材は、前記２つの支持部材の間隔より短い複数の短外周ロッド部材により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板積載カセット。
前記支持ロッドは、前記２つの支持部材の一方と係合する係合部を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の基板積載カセット。