JP2009231717A - 基板移動装置および基板搬送装置および基板撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板の保持位置が上下変動するような基板搬送を行う場合において、その位置変動に対して、基板保持位置が滑らかに追従することで、基板保持位置と基板高さ位置の相対位置関係を常に一定の位置に保つことが可能な基板移動装置および基板搬送装置および基板撮像装置を提供する。
【解決手段】基板保持機構と、前記基板保持機構を流れ方向に移動可能な基板保持機構移動機構とからなる基板移動装置において、前記基板保持機構を上下動可能な基板保持機構上下動機構を備えており、例えばさらに基板保持機構上下動機構に対して上下動対象重量をキャンセルする上下動制御を行う上下動制御手段をさらに具備する基板移動装置および基板搬送装置および基板撮像装置を提供する。
【選択図】 図7

Description

本発明は、例えば液晶ディスプレイパネルやプラズマディスプレイパネルなどのフラットパネルディスプレイ用の基板の欠陥検査のための基板撮像装置や、それに用いられる基板搬送装置、およびその基板搬送装置に用いられる基板移動装置に関するものであり、特に大型基板を搬送するための装置の基板の基板移動装置および基板搬送装置および基板撮像装置に関するものである。
基板を搬送する方法としては、従来はローラを用いたコンベアによる方法が主に用いられ基板の搬送は、基板裏面に直接ロール・コンベアを接触させ搬送を行っていた。しかし、基板が大型化したことで、従来の方法にて搬送すると、例えば、搬送中の基板の重さのよる撓みや、搬送時の上下振動などにより、基板がローラに衝突してしまうことが原因として発生する搬送中の傷など、様々な問題が発生した。
よって重さによる撓みや搬送中の上下振動が大きい大型基板に関してはローラを用いたコンベア搬送に替わり、全面をエアによって浮上させて搬送させる非接触による搬送技術が用いられてきている。基板のエア浮上による搬送により基板検査する技術は、特許文献1から3にすでに記載されている。
また、フラットパネルディスプレイにおいて、例えばカラーフィルタなどでは、製造工程において欠陥などの検査が行われているが、近年画面の高精細化が進み、それに伴って検査機自体も高性能なものが求められている。具体的には5μm以下の欠陥を検査するような、分解能が3μm以下の超高分解能カメラと用いた検査機が品質保証の点から必須となってきている。
しかしながら、分解能が5μm以下の検査機用カメラは焦点深度が浅くまた、被写界深度も狭いので、検査として撮像するためには、その被写界深度から外れないように安定した基板搬送が求められる。
ローラによる基板搬送では接触搬送によりローラ自体の凹凸や設置状況などで、基板の搬送中の上下方向の変動が激しく、高分解能の検査用のカメラの被写界深度からはずれてしまう問題がある。また、上下変動による振動で、基板とローラとが衝突してしまい、基板を傷つけてしまう可能性がある。
そこで、搬送面とは接触しない搬送路とすべく、エア浮上による搬送が行われるようになった。当初の非接触にエア搬送技術は基板をエアの吹き出しにより基板を浮かせるだけであったので、基板の浮上精度むらが大きく、搬送中の浮上むらから発生する上下変動が起きてしまい、それによる搬送面との接触などの傷の問題や、振動による上下変動により検査面が検査用カメラの被写界深度からはずれてしまう問題があった。
そこで、基板の浮上に関して、エアの吹き出しと同時に吸い込みも行うことで、浮上の上下変動をエアの吸い込み力によって抑える技術が開発された。この技術により高精度浮上のものに関しては、搬送時の浮上むらが、約10μm以下まで抑えられるようになり、安定した基板搬送が出来るようになった。これにより検査面の被写界深度内から外れずに搬送することも可能となり、また搬送面との衝突も解消された。
上記の技術にて、エア搬送による浮上ムラは解消され、安定した浮上精度にて基板を浮上させることが可能になった。しかし、浮上ムラを解消できても、その土台となるエア浮
上ブロック自体を高精度に平面度がでるように設置しなければ、結局のところ搬送時の基板高さの位置変動が発生して、搬送路が不安定となってしまう。
浮上ブロックについては、大型基板を1つの浮上ブロックで浮上できるような大きなものを製作するのは、技術的に困難かつ製作費用も高くなる。また、1つの大きな浮上ブロックだと、1箇所に傷や欠けが発生した場合でも、全面取り替えなければならなくなるので、運用面でも適していない。
よって、既存技術の方法では、比較的容易に製作可能な大きさの浮上ブロックを、基板搬送に必要な分だけ並べて使用する方法が用いられている。それらの各浮上ブロックを基板に搬送に必要な分だけ並べた場合、その個数が多ければ多いほど、それぞれの浮上ブロックを高低差無く高精度に設置するのは困難である。
各浮上ブロックの高さを合わせる方法としては、浮上ブロックを設置する土台自体の平面度を数十μm程度にして、さらに、その土台と浮上ブロックとの間にシムを入れて調整する方法などがある。この方法を用いた場合で、全ブロックを並べたときの浮上面全面の平面度が、約±20μm程である。上記の高精度浮上の浮上変動の約10μmと、浮上ブロックの設置時の平面度誤差約±20μmを合わせると、結果的に搬送時の基板の高さ位置の変動は約±30μm以上発生してしまう。
この状態で、基板をある想定した高さの位置である搬送路で保持しながら搬送すると、搬送中の基板の高さ位置の変動により、基板保持位置と基板浮上高さ位置に差が生じてしまうので、これにより基板に歪が発生してしまう。
この歪みが発生している状態で超高分解能検査を行うと、基板の歪の影響で、撮像画像のピントボケなどが発生してしまい、安定した検査を行うことが出来ず、誤検知や見逃しといった原因となってしまう。
これを解決するためには、エア浮上ブロック全体を平面度が数μm程度に設置する必要があるが、これを実現するためには高額な加工費用、高度の測定技術および設置時間がかかってしまい現実的ではない。
そこで、搬送時に上記のような基板搬送高さ位置の変動が発生しても、常に基板搬送高さと基板保持位置との相対高さを一定に保つことができれば、基板の歪みを防ぐことができる。この基板搬送高さと基板保持位置の相対高さを常に一定に保つ方法として、基板保持装置の上下動対象重量である自重をキャンセルさせて、常に無重力のような状態にしておき、搬送基板の上下位置変動が発生すると、それにすばやく追従して基板保持位置自体も上下移動させる方法がある。
自重をキャンセルさせる方法としては、従来までは自重と同等の錘をプーリなどの定滑車を介してカウンターウェイトでバランスさせ、自重をキャンセルする方法が用いられてきた。しかし従来の上下動対象重量である自重のキャンセル装置においては、プーリとプーリ軸との間の摺動抵抗やプーリの慣性のため、自重キャンセルの応答性が悪く、早い変化には対応できなかった。これを解決するための技術として、特許文献4にあるような方法がすでに記載されている。
特許文献は以下の通り。
国際公開番号WO2003/086917号 特開2004−279335号 特開2006−258632号 特開2000−24816号
しかしながらこの方法だと、今回の検査装置の様な上下動対象重量である自重のキャンセルをするための装置自体が高速で移動する場合は、ワイヤーなどで釣られた錘は移動時の加減速により振動してしまい、自重とのバランス関係が崩れてしまう。これにより、上下動対象重量である自重のキャンセルをしている基板保持位置の位置変動が発生してしまい、結果的に搬送面と搬送路の基板保持位置の位置がずれてしまい、基板の歪みが発生してしまう可能性がある。これにより、安定した基板の検査が出来なくなる。
よって本発明は、本発明における上下動対象重量である自重のキャンセルをするための装置である基板保持機構上下動機構自体が移動しても、その影響を受けずに安定した上下動対象重量である自重のキャンセルのバランスを保つことが出来ることと、基板高さ位置の変動に対して摺動抵抗なく素早く滑らかに追従することが可能な基板移動装置および基板搬送装置および基板撮像装置を提供することを目的とする。
請求項1の発明によれば、基板保持機構と、前記基板保持機構を搬送方向に移動可能な基板保持機構移動機構とからなる基板移動装置において、前記基板保持機構を上下動可能な基板保持機構上下動機構を備えていることを特徴とする基板移動装置を提供するものである。
請求項2の発明によれば、基板保持機構上下動機構に対して、上下動対象重量をキャンセルする上下動制御を行う上下動制御手段をさらに具備することを特徴とする請求項1記載の基板移動装置を提供するものである。
請求項3の発明によれば、基板保持機構上下動機構が、シリンダによる上下動制御機構からなることを特徴とする請求項1または2記載の基板移動装置を提供するものである。
請求項4の発明によれば、請求項1から3何れか記載の基板移動装置の基板保持機構が搬送路側部に設けられ、搬送路に基板浮上機構を備えていることを特徴とする基板搬送装置を提供するものである。
請求項5の発明によれば、基板浮上機構がエアー吹き出し機構からなることを特徴とする請求項4記載の基板搬送装置を提供するものである。
請求項6の発明によれば、基板浮上機構がエアー吹き出し機構とエアー吸引機構からなることを特徴とする請求項4記載の基板搬送装置を提供するものである。
請求項7の発明によれば、請求項4から6何れか記載の基板搬送装置の搬送路上に撮像装置が設けられていることを特徴とする基板撮像装置を提供するものである。
請求項1に係わる発明によれば、基板保持機構と上下動可能な基板保持機構上下動機構を備えているので、上下動対象重量、例えば基板保持機構と基板保持機構移動機構の重さをキャンセルさせることが可能で、基板保持機構自体が自重に影響なく自由に動くことが出来きるので、基板の高さ位置変動が生じた場合でも、基板保持位置はそれにすばやく追従できる。これにより、基板保持高さと基板搬送高さ位置の相対位置が常に一定に保たれるので、安定した移動が可能となる。
特に、基板保持機構上下動機構は常に基板搬送面に対して、上下方向にのみ動く場合は、基板保持機構が上下に動いても保持している基板が上下方向以外に動くことを防ぐことが出来る。
請求項2に係わる発明によれば、上下動対象重量、例えば基板保持機構と基板保持機構移動機構の重さをキャンセルさせる制御をすることにより、確実に基板保持機構自体が自重に影響なく自由に動くことが出来きるので、基板の高さ位置変動が生じた場合でも、基板保持位置はそれにすばやく追従できる。これにより、基板保持高さと基板搬送高さ位置の相対位置が常に一定に保たれるので、安定した移動が可能となる。
この場合は上下動対象重量が基板保持機構と基板保持機構移動機構のみが対象となっているが、他の機構、例えば上下動制御機構の一部が上下動する場合はその一部も含む様に構成すれば確実に基板の移動をすることができる。
請求項3に係わる発明によれば、常に上下動対象重量との重力を相殺する力をシリンダにより与えることが可能で、上下動制御機構の一部、例えばシリンダー部分自体が動いても、そのシリンダの位置が移動時の加速力、減速力により影響を受けない限り、シリンダが与える力は常に一定に保つことが出来るので、安定した自重キャンセルを行うことが出来る。また、基板保持機構と基板保持機構移動機構自体の大きさや装置の構成変更した場合に、その重さが変わっても、重力を相殺させる力は、シリンダの押し圧調整により、容易に変更することが出来きる。
請求項4に係わる発明によれば、基板が変わった場合のみならず、基板保持機構や基板保持機構移動機構が置き換わっても常に同じ搬送路による搬送が可能で、安定した搬送を行うことができる。
この場合、一方の側部でもよいが、両側部の方が作用効果が高い。
請求項5に係わる発明によれば、基板が基板保持機構に保持されている部分だけではなく、基板全体の常に同じ搬送路による搬送が可能で、安定した搬送を行うことができる。
請求項6に係わる発明によれば、基板が基板保持機構に保持されている部分だけではなく、基板全体の更に精度の高い常に同じ搬送路による搬送が可能で、安定した搬送を行うことができる。
請求項7に係わる発明によれば、撮像面の被写界深度内から外れずに搬送することがなくなり、正確な撮像結果を得ることが可能になり、この撮像により正確な検査、例えば基板の欠陥検査等の検査精度を向上させることが可能になった。
以下、本発明の1実施形態である基板移動装置および基板搬送装置および基板撮像装置について図面に基づいて説明する。図1は基板撮像装置全体の要部の斜視図である。
本発明に係る基板撮像装置1は、基板浮上機構として、例えばエアー吹き出し機構に相当する空気の吹き出しにて基板2を浮上させながら搬送する浮上装置3と、エアー吹き出し機構とエアー吸引機構に相当する空気の吹き出しおよび吸引によって基板2を精密浮上させながら搬送する浮上装置4と、前記基板浮上装置3及び基板浮上装置4の側面からはみ出した前記基板2の片端部及び両端部を固定する基板保持機構5と、前記基板浮上装置3及び基板浮上装置4側面と隣接して設けられ、前記基板保持機構5を介して前記基板2
を搬送方向Xに沿った方向に搬送する基板保持機構移動機構6と、前記基板浮上装置3および前記基板浮上装置4への空気の供給および前記基板浮上装置4からの空気の吸引を行う浮上制御部Aと、前記基板2の撮像を行う撮像装置Bを備え、この撮像結果のより表面検査を行うもので、図示しない解析装置を含めて検査部を構成している。
次に前記基板浮上装置3および前記基板浮上装置4の構造について図2を使用して説明する。なお、図2は前記基板浮上装置3および前記基板浮上装置4の断面模式図であり、理解を容易にするために基板2の厚みおよび浮上量を誇張している。
基板撮像装置1における前記基板浮上装置4は、矩形状の中空構造体であり、基板2と対向する表面3aおよび4aは無数の微細な孔の空いた板状の物質(例えば、多孔質カーボンや金属焼結体など)で形成されている。この表面3aおよび4aは内部の中空空間10および12と隣接されており、この中空空間10および12に接続されている配管10p、12pを通じて前記浮上制御部Aから圧力を与えることによって、表面3aおよび4aの全域に均一な上向きの空気流13および14を形成する事ができる。この上向きの空気流によって基板2をわずかに浮上させる事が可能となる。
また前記基板浮上装置4において、域以外の表面4aには、10〜50mm程度の範囲で等間隔もしくは不規則な間隔で直径0.5〜2mm程度の吸引穴8が全域に設けられている。この吸引穴8は基板浮上装置3の内部に設けられた前記中空空間10とは導通しておらず、別に設けられた中空空間11と接続されており、前記浮上制御部Aによって配管11vを通じて中空空間11の内圧を下げることにより、前記吸引穴8から空気を吸い込む事ができる。そして前記表面4a全域から空気を吹き出すと同時に、前記吸引穴8からも空気の吸い込みを行うことにより、前記基板2の浮上量を高い精度で維持する事が可能となる。
本発明の基板保持機構5は、このような基板浮上装置4上で浮上した状態の基板を、所定の方向へ移動させるために、基板2の片側もしくは両側の端部を保持するものである。基板を保持する方法としては、基板自体を挟み込んで把持する方法や、基板を吸着させて保持する方法があるが、本件では基板を把持する方法について説明する。
まず、本発明の基板撮像装置1における基板保持機構5の構造について図3および図4を使用し説明する。図3は、基板チャック状態の基板保持機構5を図1において基板2の幅方向に切った断面図であり、図4は同基板アンチャック状態の断面図である。
基板保持機構5は上下移動可能な上ブロック26、把持部移動装置に固定された下ブロック27、反発スプリング28、チャック部開閉用チューブ29、支柱30にて構成されている。支柱30は、上ブロック26の動きを上下方向にガイドする役目である。
チャック部開閉用チューブ29には図示せぬ流体給排手段が接続されており、チャック部開閉用チューブ29内部に流体を供給または排出する。チューブ1内部へ供給される流体としては、各種の気体や液体を選ぶことができる。
このようにチャック部開閉用チューブ29は、その内部に流体を供給すると直径方向に膨らみ、その内部から流体を排出すると図4に示すような直径方向に押しつぶされたような形状となる。チャック部開閉用チューブ29が膨らんだとき、上ブロック26と下ブロック27の基板挟み部は基板2を把持することができ(基板チャック状態)、その把持力はチャック開閉用チューブ29内部の空気圧力と反発スプリング28の力により決まる。
チャック部開閉用チューブ29内部から流体を排出したとき、図4の様に上ブロック26と下ブロック27の基板挟み部の間には、反発スプリング28の力により間隙ができ、基板2を把持せず解放することができる(基板アンチャック状態)。
次に基板保持機構自体を基板搬送面に対して上下に移動させて搬送路を位置決めする基板保持機構上下動機構について説明する。基板保持機構上下動機構としては、図5にあるような4節リンク装置を用いた方法について説明する。基板保持機構上下動機構は、各節31を支える支柱32と、保持装置35を取り付けるための取付け板33と、各節31と支柱32および取付け板33との連結部34から構成させる。なお図5の基板保持機構35に関しては簡略化してある。
連結部34には、摺動抵抗ななるべく小さくなるようにベアリングを使用する。またリンク装置自体のガタツキを減らす為に、ベアリングはアンギュラ玉軸受けタイプのものを、背面組み合わせの状態で2つ並べて使用し、ベアリング内輪を締め付けることで予圧を与える方法が好ましい。
一方、今回のような1回転しないような揺動動作の場合には、ベアリング内のグリスが全体に回らない為に、ベアリング内の転動体と内輪外輪との接触部のグリスが減ってきてしまい、結果的には疲労破壊の原因となる恐れがある。この対策として、この図5の4節リンク装置では、各節の連結部34のベアリングが1回転することが可能な装置となっている。その例として、ベアリングを半回転させた場合の図を図6に示す。このように、ある一定のタイミングにてベアリングを回転させると、上記のような疲労破壊の問題を解決することが出来る。回転の方法については、図5および図6には記載していないが、各種アクチュエータを使用して回転させてもよい。
さらに基板保持機構上下動機構について説明すれば、図7では、土台36の上に、基板保持機構および基板保持機構移動機構37が設置され、基板移動装置38の下側に、シリンダ39が設置されている。
本発明では、流体により作用するシリンダ39の力によって、基板保持機構と基板保持機構移動機構との重力を相殺させる方法を提案しているが、本説明ではその流体を、一般的に使用されているエアとする。よって、そのシリンダ39を動作させるためのエア圧力を調整するレギュレータを設置している。このレギュレータ40は、矢印41方向よりエアを供給し、シリンダ39とはエア配管42により直結されている。またこのレギュレータ40にはエアの微調整が可能な精密タイプのものを使用することが好ましい。
一般的にエアシリンダには摺動抵抗が発生するので、基板の高さ位置が変化した場合に、エアシリンダが滑らかに動かないという問題が発生するが、本件で使用するエアシリンダ39は、シリンダ内のロッドをエアベアリングの要領で非接触状態を保つことで、摺動抵抗がほぼ無い状態で動作させることが出来るものを使用するので、僅かな基板の高さ位置変動でも、それに追従して動くことができる。この摺動抵抗がほぼ無いシリンダについては、すでに既存の技術である。
また、シリンダ39の押し力はレギュレータ40により調整されているので、基板の品種による重さの違いや、基板移動装置の重さが変わった場合でも、レギュレータ40の調整にて、シリンダ39の押し圧を容易に変更が可能である。この基板保持機構上下動機構はごく一般的なエア回路で構成されているので、特別な技術や、高価な費用、長時間の製作時間など要らないという利点がある。
また、図1の基板撮像装置では基板を保持しながら搬送をさせるため、この基板保持機構上下動機構自体も動いてしまう。しかしこの場合の基板保持装置は、基板保持機構上下動機構の移動による影響がなくエアシリンダの押し力を常に一定に保てるで、常に基板の
搬送位置と基板保持機構の相対位置は一定に保つことが可能である。
また、エアシリンダの位置を、基板保持機構上下動機構の上部に設置して、上部から基板保持機構上下動機構を吊ることで、自重をキャンセルさせる方法も可能である。この場合は、上記の説明と力の向きが変わるだけで、高さ位置の追従性などの性能自体は変わらない。
このように、本願発明の基板移動装置や基板搬送装置によれば、基板2の浮上量変動にうまく追随しつつ搬送が可能であるため、高精度な検査も問題なく実施する基板撮像装置を提供することが可能である。
本発明の基板撮像装置全体の概略斜視図である。 図1の基板撮像装置の断面模式図である。 基板保持機構の基板チャック状態の断面模式図である。 図3の基板保持機構の基板アンチャック状態の断面模式図。 基板保持機構上下動機構の概略斜視図。 基板保持機構上下動機構において、リンクが半回転したときの概略斜視図。 本発明の上下動制御機構の概略斜視図。
符号の説明
1… 基板撮像装置
2… 基板
3… 基板浮上装置
3a… 表面(基板浮上装置)
4… 基板浮上装置
4a… 表面(基板浮上装置)
5… 基板保持機構
6… 基板保持機構移動機構
7… ベースプレート
8… 吸引穴(基板浮上装置)
9… 透過検査用照明
10… 中空空間(基板浮上装置:吹き上げ)
10p… 配管(基板浮上装置:吹き上げ)
11… 中空空間(基板浮上装置:吸引)
11v… 配管(基板浮上装置:吸引)
12… 中空空間(基材浮上装置:吹き上げ)
12p… 配管(基材浮上装置:吹き上げ)
13… 空気流(基板浮上装置:吹き上げ)
14… 空気流(基板浮上装置:吹き上げ)
15… ブロアーポンプ(吸引)
16… ボールバルブ
17… チャンバー
18… 排気経路
19… 圧力調整弁
20… マニホールド
21… 圧空経路
22… 撮像装置
23… コロロール(搬送用)
24… ベースプレート
25… 基板把持ピン
26… 上ブロック
27… 下ブロック
28… 反発スプリング
29… チャック開閉用チューブ
30… 支柱
31… 各節
32… 支柱
33… 取付け板
34… 回転部
35… 基板保持機構
36… 土台
37… 基板保持機構および基板保持機構移動機構
38… 基板保持機構移動機構
39… シリンダ
40… レギュレータ
41… エア流入口
42… エア配管

Claims (7)

  1. 基板保持機構と、前記基板保持機構を搬送方向に移動可能な基板保持機構移動機構とからなる基板移動装置において、前記基板保持機構を上下動可能な基板保持機構上下動機構を備えていることを特徴とする基板移動装置。
  2. 基板保持機構上下動機構に対して、上下動対象重量をキャンセルする上下動制御を行う上下動制御手段をさらに具備することを特徴とする請求項1記載の基板移動装置。
  3. 基板保持機構上下動機構が、シリンダによる上下動制御機構からなることを特徴とする請求項1または2記載の基板移動装置。
  4. 請求項1から3何れか記載の基板移動装置の基板保持機構が搬送路側部に設けられ、搬送路に基板浮上機構を備えていることを特徴とする基板搬送装置。
  5. 基板浮上機構がエアー吹き出し機構からなることを特徴とする請求項4記載の基板搬送装置。
  6. 基板浮上機構がエアー吹き出し機構とエアー吸引機構からなることを特徴とする請求項4記載の基板搬送装置。
  7. 請求項4から6何れか記載の基板搬送装置の搬送路上に撮像装置が設けられていることを特徴とする基板撮像装置。
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