JP2012094770A

JP2012094770A - 検査装置および基板の位置決め方法

Info

Publication number: JP2012094770A
Application number: JP2010242544A
Authority: JP
Inventors: Haruyuki Tsuji; 治之辻; Tomokazu Kiuchi; 智一木内
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2010-10-28
Filing date: 2010-10-28
Publication date: 2012-05-17
Also published as: TW201230230A; CN102456602A; CN202523695U

Abstract

【課題】簡易な構成で基板の損傷を防止して搬送することが可能な検査装置および基板の位置決め方法を提供すること。
【解決手段】基板Ｗを支持し、基板Ｗを搬送する搬送方向に沿って回転するフリーローラ２０１を有する搬送ステージ２０と、基板Ｗを搬送方向Ｄに沿って移動させる駆動機構３０と、搬送ステージ２０の端部側に設けられ、基板Ｗに当接する整列ピン２０２ａを保持し、整列ピン２０２ａを搬送方向Ｄに移動させる整列ピン駆動部２０２と、検査ユニット１００と整列ピン駆動部２０２との間に設けられ、基板Ｗに当接する基準ピン２０３ａを保持し、基準ピン２０３ａを昇降駆動させる基準ピン駆動部２０３と、基板Ｗの搬送方向Ｄに平行な方向の端面を検出する端面検出部２０４と、端面検出部２０４が検出した端面の情報をもとに基板Ｗの検査を行う検査ユニット１００と、を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板や半導体基板やプリント基板等を検査・処理する検査装置および基板の位置決め方法に関する。

近年、ガラス基板や半導体基板やプリント基板（以下、基板という）などの製造において、基板の検査等の処理を行う検査装置がある。検査装置は、基板の検査処理を行う処理部と、外部から処理部へ基板を搬送または処理部から外部へ基板を搬送する搬送部とを有する。

搬送部は、基板を支持し、搬送方向に沿って回転可能なローラと、基板を吸着して搬送方向に移動可能な吸着パッドとを備える。搬送部は、ローラに保持された基板を吸着保持した吸着パッドを移動させることで基板の搬送を行う。

ところで、搬送部は、外部から基板が搬入された際に、基板が搬送部における基板載置位置に配置されるように位置調整を行う。この位置調整では、例えば、基板を四方から挟み込んで、基板載置位置に基板を移動させて調整し、基板の位置決めを行う。

上述した位置決め方法として、搬送方向に直交する軸まわりに回転するとともに、搬送方向に直交する水平面方向に往復動可能なローラによって、ローラを往復動させてローラにおける基板の保持位置を変えて基板の載置位置を調整する方法が開示されている（例えば、特許文献１，２を参照）。この位置決め方法では、ローラの回転によって基板を搬送方向に移動させながら基板の載置位置を変更させることができる。

実開平１−１０２１２９号公報特開２００９−１３０６１号公報

しかしながら、特許文献１，２が開示する位置決め方法は、搬送方向に垂直な方向にローラが移動することによって、基板との間で摩擦力が生じ、基板のローラとの接触面が損傷してしまうおそれがあった。また、特許文献１，２が開示する位置決め方法では、ローラに対して駆動部を設けなければならず、装置構成が複雑になってしまうという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で基板の損傷を防止して搬送することが可能な検査装置および基板の位置決め方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる検査装置は、基板を支持し、該基板を搬送する搬送方向に沿って回転するローラを有する搬送ステージと、前記基板を前記搬送方向に沿って移動させる駆動機構と、前記搬送ステージにおける前記基板の搬入側の端部側に設けられ、前記基板に当接する整列部材を保持し、該整列部材を搬送方向に移動させる整列部材駆動部と、前記検査部と前記整列部材駆動部との間に設けられ、前記基板に当接する基準部材を保持し、該基準部材を昇降駆動させる基準部材駆動部と、前記基板の前記搬送方向に平行な方向の端面を検出する端面検出部と、前記端面検出部が検出した端面の情報をもとに前記基板の検査を行う検査部と、を備えたことを特徴とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる検査装置の基板の位置決め方法は、基板の検査を行う検査部と、前記基板を載置して、該基板を搬送する搬送部とを有する検査装置の基板の位置決め方法であって、前記基板を搬送する搬送方向に沿って回転するローラを有する搬送ステージに前記基板を搬入する搬入ステップと、前記搬送ステージにおける前記基板の搬入側の端部側に設けられ、前記基板に当接する整列部材を駆動する整列部材駆動ステップと、前記検査部と前記整列部材駆動部との間に設けられ、前記基板に当接する基準部材と、前記整列部材とによって前記基板を挟持して固定する基板固定ステップと、前記基板固定ステップによって固定された前記基板の前記搬送方向に平行な方向の端面を検出する端面検出ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明にかかる検査装置は、フリーローラの回転方向に沿って基板を移動させて載置位置を固定し、フリーローラの回転方向に直交する方向は、センサで端面検出することによって基板の位置を確認するようにしたので、簡易な構成で基板の損傷を防止して搬送することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態にかかるフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）検査装置の構成を模式的に示す上面図である。図２は、本発明の実施の形態にかかるＦＰＤ検査装置の構成を模式的に示す側面図である。図３は、本発明の実施の形態にかかる整列ピン駆動部を模式的に示す斜視図である。図４は、本発明の実施の形態にかかる整列ピン駆動部を模式的に示す斜視図である。図５は、本発明の実施の形態にかかる基準ピン駆動部を模式的に示す斜視図である。図６は、本発明の実施の形態にかかる基板検査処理の一連の流れを示すフローチャートである。図７は、本発明の実施の形態にかかる基板検査処理における基板搬入を模式的に示す上面図である。図８は、本発明の実施の形態にかかる基板検査処理における基板搬入を模式的に示す側面図である。図９は、本発明の実施の形態にかかる基板検査処理における基板搬入を模式的に示す側面図である。図１０は、本発明の実施の形態にかかる基板検査処理における位置決め処理を模式的に示す側面図である。図１１は、本発明の実施の形態にかかる基板検査処理における位置決め処理を模式的に示す側面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎず、従って、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。

まず、本発明の実施の形態にかかる検査装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明では、基板の検査装置を例に挙げて説明する。なお、本実施の形態にかかる検査装置は、オフライン型のものとして説明するが、インライン型であってもよい。

図１は、本実施の形態にかかるフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）検査装置の概略構成を示す上面図である。図２は、本実施の形態にかかるＦＰＤ検査装置の構成を模式的に示す側面図である。図１に示すように、ＦＰＤ検査装置１は、搬送された矩形をなす基板Ｗの欠陥を検出する基板処理部２と、基板処理部２全体の制御を行う制御部３と、を備える。また、基板処理部２は、基板Ｗを搬送する搬送ステージ１２，２０，２１と、搬送ステージ１２上に設けられ、移動する基板Ｗの欠陥を検出する検査ユニット１００（検査部）を保持するガントリステージ１０と、を備える。

ガントリステージ１０および搬送ステージ１２，２０，２１は、例えば図２に示すような架台１１に固定される。架台１１は、例えばブロック状の大理石やスチール材を組み合わせたフレームなど、耐震性の高い部材によって構成される。加えて、架台１１と設置面（例えば床）との間には、例えばスプリングや油圧ダンパなどで構成された振動吸収機構１３が設けられる。これにより、搬送ステージ１２，２０，２１およびガントリステージ１０の振動がさらに防止される。

搬送ステージ１２，２０，２１は、例えば搬送補助機構としての複数の板状部材が基板Ｗの搬送方向Ｄと垂直な方向にすのこ状に組み合わされた構造を有する。この搬送ステージ１２，２０，２１を搬送方向Ｄに沿って並べることで、基板Ｗの搬送経路が形成される。各搬送ステージ１２，２０，２１の板状部材には、上面で基板Ｗを保持し、搬送方向Ｄに回転可能なフリーローラ１２１，２０１，２１１がそれぞれ設けられる。また、搬送ステージ２０の幅方向の中央には、搬送方向Ｄに駆動し、基板Ｗを吸着して搬送する駆動機構３０が設けられる。なお、フリーローラ１２１，２０１，２１１は、ラグランジュ点のように基板Ｗの撓み振動が発生しないような間隔で配置されることが好ましい。

搬送ステージ２０は、搬送ステージ２０に載置された基板Ｗを整列させる整列ピン２０２ａを搬送方向Ｄに移動させる整列ピン駆動部２０２と、位置決め位置の基準となる基準ピン２０３ａを基板処理部２の上下方向に駆動する基準ピン駆動部２０３と、基板Ｗの搬送方向Ｄに平行な側の端面を検出する端面検出センサ２０４ａを有する端面検出部２０４と、を有する。

図３，４は、整列ピン駆動部２０２を模式的に示す斜視図である。図３，４に示すように、整列ピン駆動部２０２は、基板Ｗの端面に当接する整列ピン２０２ａと、搬送方向Ｄに平行な方向に進退可能であって、整列ピン２０２ａを搬送方向Ｄに平行に移動させる進退部２０２ｂと、を備える。なお、進退部２０２ｂは、制御部３の制御によって駆動する。この駆動には、空圧シリンダや電動モータなどが用いられる。

整列ピン２０２ａは、ＰＥＥＫ（ポリエーテル・エーテル・ケトン）材等の樹脂を用いて略円柱状に形成され、図３に示すような円柱の長手方向の中心軸Ｘ（搬送方向Ｄと直交）まわりに回転可能である。これにより、基板Ｗの整列ピン２０２ａと当接する端面が、整列ピン２０２ａの移動方向に対して傾斜している場合であっても、基板Ｗと整列ピン２０２ａとの間に加わる摩擦力を軽減し、基板Ｗの損傷を抑制することが可能となる。

図５は、基準ピン駆動部２０３を模式的に示す斜視図である。図５に示すように、基準ピン駆動部２０３は、基板Ｗと当接し、基板Ｗの位置決め位置の基準となる基準ピン２０３ａと、搬送方向Ｄに垂直な方向に昇降可能であって、基準ピン２０３ａを搬送方向Ｄに垂直な方向に昇降駆動させる昇降部２０３ｂと、を備える。なお、昇降部２０３ｂは、制御部３の制御によって駆動する。この駆動には、空圧シリンダや電動モータなどが用いられる。

基準ピン２０３ａは、ＰＥＥＫ（ポリエーテル・エーテル・ケトン）材等の樹脂からなる。基準ピン２０３ａは、少なくとも基板Ｗと当接する領域が搬送方向Ｄの前方に向けて傾斜するようなテーパ形状をなす。これにより、基板Ｗが搬送ステージ２０に搬送された際、特に、搬送ステージ２０の上方から基板Ｗを受け入れる際に、基板Ｗの位置がずれていた場合であっても、基板受入時の基板Ｗと基準ピン２０３ａとの接触をより確実に回避させることができる。さらに、基板Ｗに当接した際の接触面積を小さくすることができる。なお、テーパ形状を基板Ｗに当接する領域より上方に形成してもよいし、基板との当接位置が規定できれば、検査ユニット側に傾斜させた棒状部材を基準ピンとして用いてもよい。また、図３に示すような長手方向の中心軸Ｘ（搬送方向Ｄと直交）まわりに回転可能であってもよい。

整列ピン２０２ａの配置は、基準ピン２０３ａは挟持して基板Ｗを固定できる位置であればよい。より好ましくは、整列ピン２０２ａが、搬送ステージの幅方向に対して、最も外縁側に位置する基準ピン２０３ａより内側に配置される。また、整列ピンおよび基準ピンがそれぞれ２つであるものとして説明したが、上述した配置であればそれぞれが１つまたは複数配置されていてもよい。

駆動機構３０は、搬送方向Ｄの水平方向に平行な搬送軸３１上を移動する駆動部３２と、駆動部３２に支持される支持部材３３と、支持部材３３に支持され、図示しないポンプによる吸気によって基板Ｗを吸着する吸着パッド３４と、を有する。駆動機構３０は、搬送軸３１としてリニアモータガイドを用いるとともに、駆動部３２としてリニアモータを用いることによって実現される。

なお、駆動機構３０は、搬送ステージの幅方向の中央に設けられることによって、搬送ステージ２０に搬入された基板Ｗの重心位置を含む領域を保持することが可能となり、安定した基板搬送を行うことができる。また、基板Ｗを損傷することなく搬送可能であれば、駆動機構３０の配設位置は如何なる位置でもよい。さらに、基板Ｗの保持は吸着ではなく、基板Ｗの端部を把持して搬送する構成であってもよい。

検査ユニット１００は、搬送ステージ１２が形成する搬送経路上に設定された、搬送ステージ１２の幅方向に平行な検査ラインＬ１を通過する基板Ｗを、顕微鏡１０１を介して撮像する図示しない撮像部を有する。この検査ユニット１００によって取得された画像を解析することで、基板Ｗに欠陥が存在するか否かを検出することができる。なお、検査ユニット１００は、検査ラインＬ１に沿って移動することが可能である。本説明では、検査ユニット１００が設けられる領域を検査空間ＰＲ１という。また、検査空間ＰＲ１以外の領域を搬送空間ＴＲ１，ＴＲ２という。

なお、検査ユニット１００は、例えば基板Ｗの欠陥部分に対して行うレーザ照射修復や塗布修正等の修復ユニット、観察・画像保存する撮像ユニット、配線等の寸法測定、膜厚測定、色測定などを行う測定ユニットなどの処理を所定の位置で施す他の処理ユニットに置き替えることもできる。すなわち、処理ユニットには、検査ユニット、修復ユニット、撮像ユニット、露光ユニット、測定ユニット等が含まれる。また、本発明にかかる検査装置は、基板Ｗを載置するステージ上で上述した処理ユニットが基板Ｗに対して各処理を行う構成も含む。

また、ＦＰＤ検査装置１が、検査空間ＰＲ１および搬送空間ＴＲ１，ＴＲ２を囲む外装を備えていれば、内部空間（クリーンルーム）を形成することができるので好ましい。このクリーンルームは、基板Ｗの搬入口および搬出口ならびに下部のダクト以外、密閉された空間である。外装は、検査ユニット１００の上方に、内部空間にクリーンな空気（以下、クリーンエアという）を送り込むＦＦＵを有する。

ＦＦＵは、例えば、パーティクルなどのダストが除去されたクリーンエアを送出する。この結果、特に検査ユニット１００近傍および検査ラインＬ１周辺（検査空間ＰＲ１）を、ダストの少ないクリーンな状態とする。また、検査ユニット１００近傍および検査ラインＬ１周辺に集中して送出されたクリーンな空気は、クリーンルーム内でダウンフローを形成した後、排気口から排気される。

図６は、本実施の形態にかかる基板検査処理の一連の流れを示すフローチャートである。まず、外部からＦＰＤ検査装置１に基板Ｗを搬入する（ステップＳ１０２）。基板Ｗの搬入は、図７，８に示すように、搬送ロボット４０のアーム４０ａに保持された基板Ｗを搬送ステージ２０に搬入する。搬送ロボット４０は、基板Ｗを保持しているアーム４０ａが搬送ステージ２０上まで進んだ後、下降する。このとき、アーム４０ａは、搬送ステージ２０の板状部材間に入り込む。その後アーム４０ａが下降することで、図９に示すように、基板Ｗがフリーローラ２０１に保持される。基板Ｗがフリーローラ２０１に支持された後、搬送ロボット４０は、搬送ステージ２０（ＦＰＤ検査装置１）から離脱する。

搬送ステージ２０に基板Ｗを受け入れ後、基板Ｗの位置決め処理を行う。まず、図８に示すように、基準ピン駆動部２０３を駆動して、基準ピン２０３ａを上昇させる（ステップＳ１０４）。その後、整列ピン駆動部２０２を駆動して、整列ピン２０２ａを移動させる（ステップＳ１０６）。整列ピン２０２ａは、図１０に示すように、図１，２に示す搬送方向Ｄに沿って移動して、基板Ｗに当接し、基板Ｗを搬送方向Ｄに移動させる。整列ピン２０２ａの移動によって基板Ｗを移動させると、基板Ｗは、基準ピン２０３ａに当接する（図１１）。基板Ｗは、一方向において整列ピン２０２ａおよび基準ピン２０３ａに挟持され、固定された状態となる。この状態で基板Ｗの載置位置が決定される。

基板Ｗの載置位置が決定すると、端面検出部２０４は、端面検出センサ２０４ａによって、基板Ｗの整列ピン２０２ａおよび基準ピン２０３ａの挟持方向と直交する方向の一方の辺の端面を検出する（ステップＳ１０８）。端面検出部２０４は、端面検出センサ２０４ａが検出した情報をもとに、搬送ステージ２０における基板Ｗの搬送方向Ｄに平行な端面の位置情報を生成する。端面検出部２０４は、位置情報を生成後、制御部３に位置情報を出力する（ステップＳ１１０）。なお、位置情報は、例えば端面検出センサ２０４ａからの距離情報であって、制御部３は、得られた距離情報をもとに基板Ｗの位置補正を行う。また、位置情報が座標情報であって、制御部３は、得られた座標情報をもとに基板Ｗの座標補正を行ってもよい。

端面検出部２０４による位置情報の出力後、駆動機構３０は、吸着パッド３４に基板Ｗを吸着保持させる（ステップＳ１１２）。その後、整列ピン駆動部２０２は、整列ピン２０２ａを搬送方向Ｄと反対方向に移動させて、基板Ｗから整列ピン２０２ａを解除する（ステップＳ１１４）。また、基準ピン駆動部２０３は、少なくとも基準ピン２０３ａの上端部がフリーローラ２０１の上端部より低くなる位置まで基準ピン２０３ａを下降させる（ステップＳ１１６）。なお、整列ピン２０２ａの解除動作および基準ピン２０３ａの下降動作は、順序が逆であってもよいし、同時に行ってもよい。

整列ピン２０２ａの解除および基準ピン２０３ａの下降後、駆動機構３０は、駆動部３２を駆動して吸着パッド３４を移動させ、基板Ｗを搬送ステージ１２側に移動させる（ステップＳ１１８）。検査ユニット１００は、検査ラインＬ１を通過する基板Ｗを、顕微鏡１０１を介して撮像し、取得された画像の解析を行う（ステップＳ１２０）。

搬送された基板Ｗの検査処理終了後、制御部３は、次の検査対象の基板がある場合（ステップＳ１２２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２に移行して次の基板の基板検査処理を行う。また、制御部３は、次の検査対象の基板がない場合（ステップＳ１２２：Ｎｏ）、基板検査処理を終了する。

上述した実施の形態のように、フリーローラの回転方向に沿って基板を移動させて載置位置を固定し、回転方向に直交する方向は、センサで端面検出することによって基板の位置を確認するようにしたため、簡易な構成で基板の損傷を防止して搬送することが可能となる。特に、近年の基板の大型化に伴い、基板がローラに対して加える自重が大きくなっており、損傷が生じやすくなっているため、一方向のみの移動および位置確認によって、搬送における基板の損傷の防止に有効な効果を奏する。

なお、本実施の形態では、オフライン型のＦＰＤ検査装置であるものとして説明したが、インライン型のＦＰＤ検査装置にも適用可能である。インライン型の場合は、搬送ステージ２０の検査ユニット１００側と異なる側に連結された搬送ステージから基板が搬送されるため、整列ピン２０２ａを下降または搬送ステージ２０の上面から退避させる構成を加えることが好ましい。

また、吸着パッドによる基板の搬送において、各吸着パッドを整列ピンおよび基準ピン駆動部に置き換え、整列ピンおよび基準ピンで基板を挟持して載置位置を固定するとともに、駆動部３２の駆動によって、挟持した状態を維持しながら基板を搬送させるようにしてもよい。

なお、搬送ロボットのアームに整列ピン駆動部および基準ピンを配設し、アームに保持された状態で基板の載置位置を固定してもよい。このとき、アームの上面には、基板を支持し、整列ピンの移動方向に沿って回転可能なフリーローラが設けられていることが好ましい。

以上のように、本発明にかかる検査装置は、簡易な構成で検査対象の基板を安定して搬送することに有用である。

１ＦＰＤ検査装置
２基板処理部
３制御部
１０ガントリステージ
１１架台
１２，２０，２１搬送ステージ
１３振動吸収機構
３０駆動機構
３４吸着パッド
４０搬送ロボット
４０ａアーム
１００検査ユニット
１０１顕微鏡
１２１，２０１，２１１フリーローラ
２０２整列ピン駆動部
２０２ａ整列ピン
２０３基準ピン駆動部
２０３ａ基準ピン
２０４端面検出部
２０４ａ端面検出センサ
Ｌ１検査ライン
ＰＲ１検査空間
ＴＲ１，ＴＲ２搬送空間
Ｗ基板

Claims

基板を支持し、該基板を搬送する搬送方向に沿って回転するローラを有する搬送ステージと、
前記基板を前記搬送方向に沿って移動させる駆動機構と、
前記搬送ステージにおける前記基板の搬入側の端部側に設けられ、前記基板に当接する整列部材を保持し、該整列部材を搬送方向に移動させる整列部材駆動部と、
前記検査部と前記整列部材駆動部との間に設けられ、前記基板に当接する基準部材を保持し、該基準部材を昇降駆動させる基準部材駆動部と、
前記基板の前記搬送方向に平行な方向の端面を検出する端面検出部と、
前記端面検出部が検出した端面の情報をもとに前記基板の検査を行う検査部と、
を備えたことを特徴とする検査装置。
前記整列部材は、略円柱状をなし、該円柱の中心軸まわりに回転可能であることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
前記基準部材は、少なくとも前記基板に当接する領域より上方が前記搬送方向の前方に向けて傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
前記駆動機構は、前記基板を吸着して保持する吸着パッドを有することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
前記基準部材は、複数設けられ、
前記整列部材は、複数の前記基準部材のうち、前記搬送ステージの幅方向の最も外縁側に位置する基準部材に対して前記幅方向の内部側に位置することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の検査装置。
前記整列部材駆動部は、前記整列部材を昇降駆動することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
基板の検査を行う検査部と、前記基板を載置して、該基板を搬送する搬送部とを有する検査装置の基板の位置決め方法であって、
前記基板を搬送する搬送方向に沿って回転するローラを有する搬送ステージに前記基板を搬入する搬入ステップと、
前記搬送ステージにおける前記基板の搬入側の端部側に設けられ、前記基板に当接する整列部材を駆動する整列部材駆動ステップと、
前記検査部と前記整列部材駆動部との間に設けられ、前記基板に当接する基準部材と、前記整列部材とによって前記基板を挟持して固定する基板固定ステップと、
前記基板固定ステップによって固定された前記基板の前記搬送方向に平行な方向の端面を検出する端面検出ステップと、
を含むことを特徴とする基板の位置決め方法。