JP2004288695A

JP2004288695A - 基板保持方法および基板保持装置

Info

Publication number: JP2004288695A
Application number: JP2003075749A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Imaizumi; 敏之今泉
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-03-19
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2004-10-14

Abstract

【課題】基板を傷を付けることなく容易に位置合わせおよび保持することが可能な基板保持方法および基板保持装置を提供する。
【解決手段】それぞれ回転自在に支持されているとともに吸着面４４から突出した複数の樹脂ボール６０により、基板５０を吸着面と平行にかつ吸着面と所定の隙間を置いて支持する。樹脂ボールにより支持された基板を移動させ吸着面に対して所定の位置に位置決めした後、樹脂ボールを吸着面から引っ込んだ位置へ移動させ、基板を吸着面上に載置する。吸着面上に載置された基板を吸着面に吸着、保持する。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、平面型画像表示装置等に使用される基板を製造工程において位置決め保持するための基板保持方法および基板保持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、陰極線管（以下、ＣＲＴと称する）に代わる次世代の軽量、薄型の表示装置として様々な平面型の画像表示装置が注目されている。例えば、放電現象による蛍光体の発光を利用したプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、液晶表示装置、あるいは、主として電界による電子放出を利用したフィールド・エミッション・ディスプレイ（以下、ＦＥＤと称する）が知られている。
【０００３】
これらの画像表示装置では、その構成部材として、ガラス板等からなる薄い基板が用いられている。そして、画像表示装置の製造工程において基板を位置決め保持する工程は数多くあり、その位置決め保持方法は用途により様々である。その中で、例えば、特許文献１には、Ｏリング等を用いてガラス基板を部分的に吸着し、保持台上に保持する方法が知られている。
【０００４】
このようなＯリング等を用いた吸着支持方法は、ガラス基板と接触するＯリングの変形によりシール効果を生み出し、シールされたことによる閉鎖空間の圧力を下げることにより吸着保持を行っている。
【０００５】
従来、Ｏリング等を用いた吸着保持方法では、ガラス基板を位置決めブロック等に押し当てることにより、保持位置の再現性を保証している。位置決めブロックは、ガラス基板と同等の高さに設けられ、ガラス基板をＯリングに接触した状態で位置調整し、所定位置に位置決めする方法が主流となっている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１００９０３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記吸着保持方式において、ガラス基板とＯリングとは線又は面にて接触し、ガラス基板の位置きめは、Ｏリングを擦りながらガラス基板を変位させることにより行っている。そのため、接触状態によっては、ガラス基板に擦り傷等が付いてしまう可能性がある。また、Ｏリングを構成するゴムとの摩擦により、ガラス基板が動かないこともあり得るため、位置決めが不安定になってしまう。
【０００８】
こうした問題を解決するため、Ｏリングに滑りを良くする溶剤等を付加し位置決めを行うケースも考えられる。しかし、この場合でも、ガラス基板はＯリングと接触している状態であり、Ｏリングに擦られながら位置合わせされるため、擦り傷が付く可能性がある。
【０００９】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、基板を傷を付けることなく容易に位置合わせおよび保持することが可能な基板保持方法および基板保持装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の形態に係る基板洗浄方法は、基板を位置決めし吸着保持する基板保持方法において、
それぞれ回転自在に支持されているとともに吸着面から突出した複数の樹脂ボールにより、基板を上記吸着面と平行にかつ吸着面と所定の隙間を置いて支持し、上記樹脂ボールにより支持された基板を移動させ上記吸着面に対して所定の位置に位置決めし、上記位置決め後、上記複数の樹脂ボールを上記吸着面から引っ込んだ位置へ移動させて上記基板を上記吸着面上に載置し、上記吸着面上に載置された基板を上記吸着面に吸着して保持することを特徴としている。
【００１１】
また、この発明の他の態様に係る基板保持装置は、吸着面を有した保持台と、それぞれ樹脂ボールを回転自在に支持しているとともに、上記樹脂ボールを上記吸着面から突出し上記基板を上記吸着面と平行にかつ吸着面と所定の隙間を置いて支持する支持位置と、上記吸着面から引っ込んだ退避位置と、の間で移動させる複数の支持機構と、上記吸着面上に載置された基板を上記吸着面に吸着する吸着機構と、を備えたことを特徴としている。
【００１２】
上記のように構成された基板保持方法および基板保持装置によれば、複数の樹脂ボールを用いて基板を吸着面から一定距離浮かせた状態で移動させて位置決めした後、基板を吸着面に吸着保持する。位置決めの際、基板の移動に応じて樹脂ボールが回転し、基板と樹脂ボールとの擦れを殆ど生じることなく基板を位置合わせすることが可能となる。これにより、基板を傷つけることなく、且つ、円滑に位置決めおよび吸着保持することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら、この発明の実施の形態に係る基板保持方法および基板保持装置について詳細に説明する。
まず、本実施の形態に係る基板保持方法および基板保持装置によって吸着保持される基板を備えた画像表示装置の一例としてＦＥＤの構成を説明する。
【００１４】
図１および図２に示すように、ＦＥＤは、絶縁基板としてそれぞれ矩形状のガラス板からなる前面基板１１、および背面基板１２を備え、これらの基板は１〜２ｍｍの隙間を置いて対向配置されている。そして、前面基板１１および背面基板１２は、矩形枠状の側壁１３を介して周縁部同士が接合され、内部が真空状態に維持された扁平な矩形状の真空外囲器１０を構成している。接合部材として機能する側壁１３は、例えば低融点ガラスからなるフリットガラス、低融点金属等の封着材１９により、背面基板１２の周縁部および前面基板１１の周縁部に封着されている。
【００１５】
真空外囲器１０の内部には、前面基板１１および背面基板１２に加わる大気圧荷重を支えるため、複数のスペーサ１４が設けられている。スペーサ１４としては、板状あるいは柱状のスペーサ等を用いることができる。
【００１６】
前面基板１１内面の画像表示領域には、蛍光面として、赤、緑、青の蛍光体層１６とマトリックス状の遮光層１７とを有した蛍光体スクリーン１５が形成されている。これらの蛍光体層１６はストライプ状あるいはドット状に形成されている。蛍光体スクリーン１５上には、アルミニウム膜等からなるメタルバック２０が形成され、更に、メタルバックに重ねてゲッター膜８が形成されている。なお、蛍光体スクリーン１５は、この発明における基板上の形成層を構成している。
【００１７】
背面基板１２の内面上には、蛍光体スクリーン１５の蛍光体層１６を励起する励起手段として、それぞれ電子ビームを放出する多数の表面伝導型の電子放出素子１８が設けられている。電子放出素子１８は、画素毎に対応して複数列および複数行に配列されている。各電子放出素子１８は、図示しない電子放出部、この電子放出部に電圧を印加する一対の素子電極等で構成されている。また、背面基板１２の内面には電子放出素子１８に電位を供給する多数本の配線７がマトリックス状に設けられ、その端部は真空外囲器１０の外部に引出されている。
【００１８】
このようなＦＥＤでは、画像を表示する場合、蛍光体スクリーン１５およびメタルバック２０にアノード電圧を印加し、電子放出素子１８から放出された電子ビームをアノード電圧により加速して蛍光体スクリーンへ衝突させる。これにより、蛍光体スクリーン１５の蛍光体層１６が励起されて発光し、カラー画像を表示する。
【００１９】
次に、上述したＦＥＤの製造工程において、前面基板あるいは背面基板として用いられる矩形状の基板を吸着保持する基板保持方法および基板保持装置について詳細に説明する。
図３ないし図５に示すように、基板保持装置は、設置面３６に敷設された一対のガイドレール３７に沿って直線的に往復移動自在な可動台２７と、図示しないモータを内蔵し可動台２７上に設けられた基台４０と、この基台により回転自在にかつ水平に支持された吸着テーブル４２と、を備えている。保持台として機能する吸着テーブル４２の上面は、水平に延びた平坦な吸着面４４を形成している。この吸着面４４は、保持対象となる基板、例えば、矩形状のガラス基板５０とほぼ等しい寸法の矩形状に形成されている。
【００２０】
吸着面４４には、その周縁に沿って、それぞれ矩形状の第１および第２Ｏリング２３ａ、２３ｂが設置されている。第１および第２Ｏリング２３ａ、２３ｂは、例えば、断面が円形のゴムシールによって形成されている。また、第１および第２Ｏリング２３ａ、２３ｂは異なる径を有し、所定の隙間を置いて平行に並んで配置されている。第１および第２Ｏリング２３ａ、２３ｂは、吸着面４４に形成された環状溝内に配置され、一部が約１ｍｍ程度、吸着面４４から突出している。第１および第２Ｏリング２３ａ、２３ｂ間の空間は、吸着テーブル４２に形成された吸気路４５、およびこの吸気路に接続された吸気管４６を介して、図示しない排気装置に連通している。
【００２１】
そして、ガラス基板５０は、第１および第２Ｏリング２３ａ、２３ｂに重ねて吸着面４４上に載置され、ガラス基板の裏面と２本の第１および第２Ｏリング２３ａ、２３ｂとの間にできた空間を排気装置によって真空引することにより、吸着面４４上に吸着保持される。なお、第１および第２Ｏリング２３ａ、２３ｂ、吸気管４６および排気装置は、吸着機構を構成している。
【００２２】
吸着面４４上において、ガラス基板５０の短辺の中央部、および長辺の２箇所に当接可能な位置には、それぞれ位置決めブロック５２が突出して設けられている。そして、ガラス基板５０の１つの短辺および１つの長辺をこれらの位置決めブロック５２に押し当てることにより、ガラス基板５０を吸着面４４に対して所定の位置に位置決めすることができる。
【００２３】
また、吸着テーブル４２には複数の透孔５４が形成され、それぞれ第２Ｏリング２３ｂの内側で吸着面４４に開口している。これらの透孔５４は、例えば、９個設けられ、ガラス基板５０の４つの角部、隣合う角部間の中間部、およびガラス基板の中心部と対応する位置にそれぞれ配置されている。
【００２４】
更に、基板保持装置は、それぞれ吸着テーブル４２の透孔５４を介してガラス基板５０を支持する複数の支持機構５６を備えている。各支持機構５６は、例えば、フッ素系樹脂により形成された樹脂ボール６０と、樹脂ボールを回転自在に支持したボール受け６２とを有している。ボール受け６２は皿状に形成され、その内部には樹脂ボール６０を自由な方向へ回転自在に支持した多数の受け玉が配置されている。樹脂ボール６０は、その一部がボール受け６２から上方へ突出した状態で支持されている。
【００２５】
各支持機構５６は、ボール受け６２を支持しているとともに対応する透孔５４を通して昇降させる昇降機構を備えている。図４および図５に示すように、昇降機構は、吸着テーブル４２の吸着面４４に対してほぼ垂直に、かつ、透孔５４とほぼ同軸的に延びた昇降軸６４と、この昇降軸をその軸方向に沿って昇降させる駆動部６６と、を有している。駆動部６６は、ステップモータ、ソレノイド等により構成され、ブラケット６８を介して基台４０に取付けられている。昇降軸６４の上端は、位置調整機構７０を介してボール受け６２の底部に連結されている。
【００２６】
そして、支持機構５６の駆動部６６によって昇降軸６４を昇降させることにより、各樹脂ボール６０は、図６（ａ）に示すように、ボール受け部６２とともに吸着テーブル４２の上方へ大きく突出する基板移載位置と、図５および図６（ｂ）に示すように、吸着面４４から僅かに突出する支持位置と、図６（ｃ）に示すように、吸着面から引っ込みボール受け部６２とともに吸着テーブル４２の下方に位置する退避位置と、の間を移動される。
なお、位置調整機構７０は、吸着面４４に対する樹脂ボール６０の高さを微調整可能に構成されている。
【００２７】
次に、上記のように構成された基板保持装置を用いてガラス基板５０を吸着保持する方法について説明する。
まず、図６（ａ）に示すように、各支持機構５６の駆動部６６を同時に駆動して各樹脂ボール６０を基板移載位置へ移動させる。続いて、図示しない基板搬送機構により、ガラス基板５０を９個の樹脂ボール６０上に移載し、これらの樹脂ボールによって支持する。この際、ガラス基板５０は、その長辺および短辺が吸着テーブル４２の長辺および短辺とそれぞれほぼ平行となるように、且つ、位置決めブロック５２と重ならないように樹脂ボール６０上に載置される。
なお、基板移載位置において、樹脂ボール６０は吸着面４４から充分に離間しているため、吸着テーブル４２に対してガラス基板５０を容易に載せ降ろしすることができる。
【００２８】
次に、図５および図６（ｂ）に示すように、各支持機構５６の駆動部６６を同時に駆動して各樹脂ボール６０を支持位置へ移動させる。支持位置において、各樹脂ボール６０は吸着面４４から僅かに突出している。これにより、ガラス基板５０は、吸着面４４と平行にかつ吸着面並びに第１および第２Ｏリング２３ａ、２３ｂと僅かな隙間を置いた状態で、樹脂ボール６０上に支持される。この支持位置において、ガラス基板５０と第１および第２Ｏリング２３ａ、２３ｂとの隙間は、接触しない範囲で小さい程望ましく、例えば、約０．２ｍｍに設定されている。
【００２９】
その後、図３および図５に示すように、図示しない位置決め機構を用いてガラス基板５０を矢印方向へ移動させ、ガラス基板の連続した長辺および短辺をそれぞれ位置決めブロック５２に押し当てる。これにより、ガラス基板５０を吸着面４４に対して所定位置に位置決めする。なお、位置決めの際、ガラス基板５０は第１および第２Ｏリング２３ａ、２３ｂに接触することなく僅かな隙間を置いて対向している。そのため、Ｏリングによって擦られることなくガラス基板５０を容易に移動、位置決めすることができる。同時に、各樹脂ボール６０はガラス基板５０の移動に伴い回転し、ガラス基板との間で摺動が生じることはほとんどない。そのため、ガラス基板５０を一層円滑に移動させ、位置決めすることができる。
【００３０】
続いて、図６（ｃ）に示すように、各支持機構５６の駆動部６６を同時に駆動して各樹脂ボール６０を退避位置へ移動させる。樹脂ボール６０が支持位置から退避位置へ移動する間、樹脂ボール上に支持されていたガラス基板５０は、第１および第２Ｏリング２３ａ、２３ｂ上に載置され、樹脂ボールからＯリング上に移される。その後、吸着機構の排気装置を駆動し、ガラス基板５０の裏面、吸着面４４、および２本の第１および第２Ｏリング２３ａ、２３ｂで囲まれた空間を真空引する。これにより、ガラス基板５０は位置決めされた状態のまま吸着面４４に吸着され保持される。この際、第１および第２Ｏリング２３ａ、２３ｂは、ガラス基板５０に押されて弾性変形するため、ガラス基板は吸着面４４に密着することができる。
以上の工程により、ガラス基板５０は所定位置に位置決めした状態で吸着テーブル４２上に吸着保持される。
【００３１】
このように構成された基板保持方法および基板保持装置によれば、複数の樹脂ボール６０を用いてガラス基板５０を吸着面４４およびＯリングから一定距離浮かせた状態で支持し、この状態でガラス基板を移動させて位置決めした後、吸着面に吸着保持する。位置決めの際、ガラス基板は第１および第２Ｏリング２３ａ、２３ｂと隙間を置いて対向しているため、ガラス基板とＯリングとが擦れ合うことがなく、ガラス基板を容易に位置決めできるとともにガラス基板に擦り傷が付くことを防止できる。同時に、ガラス基板５０を支持している樹脂ボール６０は、ガラス基板５０の移動に応じて回転する。そのため、ガラス基板５０と樹脂ボール６０との擦れを殆ど生じることなくガラス基板の位置合わせを行うことができる。従って、ガラス基板を傷つけることなく、且つ、円滑に位置決めおよび吸着保持を行うことができる。
【００３２】
以上のことから、ガラス基板を傷付けることなく高い繰り返し精度にて所定位置に保持することができる。従って、画像表示装置等の製造工程において、ガラス基板の製品歩留まりが向上し、安定した品位のガラス基板を供給することが可能となる。
【００３３】
また、位置決めを行う支持位置において、ガラス基板５０と第１および第２Ｏリング２３ａ、２３ｂとの隙間が小さい程、位置決め後、その位置がずれることなくガラス基板を吸着面４４上に吸着保持することができる。そして、支持位置に支持されたガラス基板５０と第１および第２Ｏリング２３ａ、２３ｂとの隙間の均一性は、複数個の樹脂ボール６０にてガラス基板を多点支持することにより容易に制御することが可能である。特に、ガラス基板５０の撓みに起因する上記隙間の不均一性は、複数個の樹脂ボールによる多点支持、および、調整機構による各樹脂ボール６０の高さ微調整により矯正でき、その結果、隙間の均一性を維持することができる。
【００３４】
なお、この発明は上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、保持対象となる基板は、ＦＥＤの基板に限定されることなく、液晶表示パネルの基板、ＰＤＰの基板等、種々の基板に適用することができる。また、樹脂ボールの材質は適宜選択可能であるとともに、樹脂ボールの数も必要に応じて増減可能である。
【００３５】
吸着テーブルの吸着面は水平に限らず、水平方向に対し僅かに傾斜していてもよい。この場合、吸着テーブルの位置決めブロックは、吸着面の傾斜方向下流側に設けることが望ましい。更に、位置決め手段は、位置決めブロックに限らず、位置決めセンサ等により基板位置を検出する構成としてもよい。また、吸着手段は、Ｏリングに限らず、吸着パッド等を用いることも可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、基板を傷を付けることなく容易に位置合わせおよび保持することが可能な基板保持方法および基板保持装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】基板を備えたＦＥＤを示す斜視図。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿った上記ＦＥＤの断面図。
【図３】この発明の実施の形態に係る基板保持装置を示す平面図。
【図４】上記基板保持装置を示す側面図。
【図５】図３の線Ｂ−Ｂに沿った断面図。
【図６】上記基板保持装置による基板移載工程、位置決め工程、吸着工程をそれぞれ示す図５に対応の断面図。
【符号の説明】
１０…真空外囲器、１１…前面基板、
１２…背面基板、１３…側壁、
１５…蛍光体スクリ−ン、２２…吸着プレート、
２３ａ、２３ｂ…第１および第２Ｏリング、４０…基台、
４２…吸着テーブル、４４…吸着面、
５０…ガラス基板、５２…位置決めブロック、
５４…透孔、５６…支持機構、６０…樹脂ボール、
６２…ボール受け、６６…駆動部、７０…調整機構。

Claims

基板を位置決めし吸着保持する基板保持方法において、
それぞれ回転自在に支持されているとともに吸着面から突出した複数の樹脂ボールにより、基板を上記吸着面と平行にかつ吸着面と所定の隙間を置いて支持し、
上記樹脂ボールにより支持された基板を移動させ上記吸着面に対して所定の位置に位置決めし、
上記位置決め後、上記複数の樹脂ボールを上記吸着面から引っ込んだ位置へ移動させて上記基板を上記吸着面上に載置し、
上記吸着面上に載置された基板を上記吸着面に吸着して保持することを特徴とする基板保持方法。
基板を吸着保持する基板保持装置において、
平坦な吸着面を有した保持台と、
それぞれ樹脂ボールを回転自在に支持しているとともに、上記樹脂ボールを上記吸着面から突出し上記基板を上記吸着面と平行にかつ吸着面と所定の隙間を置いて支持する支持位置と、上記吸着面から引っ込んだ退避位置と、の間で移動させる複数の支持機構と、
上記吸着面上に載置された基板を上記吸着面に吸着する吸着機構と、
を備えた基板保持装置。
上記保持台は、上記吸着面に開口した複数の透孔を有し、
上記各支持機構は、上記樹脂ボールを回転自在に支持しているとともに上記透孔内を移動可能に設けられたボール受けと、上記ボール受けを上記吸着面に対して垂直な方向に沿って昇降させる駆動部と、を有している請求項２に記載の基板保持装置。
上記吸着機構は、上記吸着面に設けられ上記基板の表面周縁部に接触可能な第１Ｏリングと、上記吸着面に設けられ上記第１Ｏリングの内側に第１Ｏリングと隙間を置いて位置しているとともに上記基板の表面周縁部に接触可能な第２Ｏリングと、上記第１および第２Ｏリング間の空間を排気する排気手段と、を備えていることを特徴とする請求項２又は３に記載の基板保持装置。
上記樹脂ボールに支持された基板の側縁にそれぞれ当接可能に上記保持台に設けられ複数の位置決め部を備えていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の基板保持装置。
各支持機構は、上記吸着面に対する樹脂ボールの高さを調整する調整機構を備えていることを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記載の基板保持装置。