JP2013004949A

JP2013004949A - 基板アライメント装置

Info

Publication number: JP2013004949A
Application number: JP2011138169A
Authority: JP
Inventors: Shinya Kusunoki; 進也楠
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2011-06-22
Filing date: 2011-06-22
Publication date: 2013-01-07

Abstract

【課題】センタリング動作と旋回動作を同時に行なってガラス基板のアライメント時間を短縮し、また、ガラス基板の損傷を抑制するアライメント装置を提供する。
【解決手段】ガラス基板を搬送する手段を載置したステージＡと、ステージＡ上に設けられたステージＢの内部に備えられ、ガラス基板を上昇させて支持するガラス基板支持手段と、ガラス基板の一辺を把持する手段と、把持する手段と把持する手段に繋がれガラス基板の前記一辺を押圧する第一のアライメントピンを移動する手段と、前記ガラス基板の一辺と対向する辺を押圧する第二のアライメントピンと、前記第二のアライメントピンを移動する手段と、ガラス基板の一辺を把持した状態でステージＡを水平方向に旋回してガラス基板を所定の方向に旋回する手段と、を備え、且つ、前記ガラス基板を所定の方向に旋回する動作と、センタリングする動作と、を同時に行なうことを特徴とする基板アライメント装置。
【選択図】図５

Description

本発明はガラス基板を基板処理部に受け渡すための基板アライメント装置に関するものである。

図１にガラス基板としてカラー液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板の一例を断面で示す。カラーフィルタ１は、ガラス基板２上にブラックマトリックス（以下、ＢＭ）３、レッドＲの着色画素（以下、Ｒ画素）４−１、グリーンＧの着色画素（以下、Ｇ画素）４−２、ブルーＢの着色画素（以下、Ｂ画素）４−３、透明電極５、及びフォトスペーサー（ＰｈｏｔｏＳｐａｃｅｒ）（以下、ＰＳ）６、バーテイカルアライメント（ＶｅｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）（以下、ＶＡ）７が順次形成されたものである。

上記構造のカラーフィルタの製造方法は、フォトリソグラフィー法、印刷法、インクジェット法を用いることが知られているが、図２は一般的に用いられているフォトリソグラフィー法の工程を示すフロー図である。カラーフィルタは、先ず、ガラス基板上にＢＭを形成処理する工程（Ｃ１）、ガラス基板を洗浄処理する工程（Ｃ２）、着色フォトレジストを塗布および予備乾燥処理する工程（Ｃ３）、着色フォトレジストを乾燥、硬化処理するプリベーク工程（Ｃ４）、露光処理する工程（Ｃ５）、現像処理する工程（Ｃ６）、着色フォトレジストを硬化処理する工程（Ｃ７）、透明電極を成膜処理する工程（Ｃ８）、ＰＳ、ＶＡを形成処理する工程（Ｃ９）がこの順に行われ製造される。

例えば、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の順に画素が形成される場合には、カラーフィルタ用ガラス基板を洗浄処理する工程（Ｃ２）から、着色フォトレジストを硬化処理する工程間（Ｃ７）ではレッドＲ、グリーンＧ、ブルーＢの順に着色フォトレジストを変更して３回繰り返されてＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素が形成される。

図３にカラーフィルタ製造ラインの一例を示す。図３に示される製造ライン１１はある特定の１色（例えばＲ画素）の着色パターンを形成するためのもので、基板を保管するストッカ装置１２と、ストッカ装置から基板をラインに投入する搬入装置１３と、洗浄装置１４と、塗布装置１５と、露光装置１６と、現像装置１７と、ベーク装置１８と、基板をストッカ装置に搬出する搬出装置１９とを備えている。また、塗布装置１５の後には着色フォトレジストの膜厚や塗布ムラを検査する検査装置２７が設けられ、現像装置１７の後には異物やパターンの欠けを検査する検査装置２８が設けられている。上記各工程の処理を行なう処理装置や検査装置は搬送装置（１）２１から搬送装置（６）２６によって接続されている。更に、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の３色の画素が形成された後に、搬送装置（６）２６の外に設けられた検査装置２９や修正装置３０によって検査や修正が行われ、その後、搬出装置１９を経てストッカ装置１２に搬出される。尚、搬入装置１３からストッカ装置１２へ空のカセットが回収され、また、ストッカ装置１２は、空のカセットを搬出装置１９に供給する。また図示しないが各工程の処理速度の違いを吸収するために一時的に基板を収納するためのバッファ装置が設けられている。

上記カラーフィルター製造ラインにおいて、処理装置に基板を投入する場合には、投入前に基板を正確に位置合わせ（以下、アライメント）を行い、その後処理装置に投入される。これは基板が搬送途中に蛇行することによる、ひびや割れなどの欠陥の発生防止や、例えば露光処理といった基板に高精度な処理を行なうことを目的としている。

図４に従来から用いられている基板のアライメント装置の一例を示す。従来から用いら
れている基板のアライメント装置は、ガラス基板、液晶基板等の基板を加工するために、搬送途中にステージ上３１もしくは搬送ＣＶ（コンベア）上でＸＹ方向に位置合わせするために複数本の支持ピン３２に基板をほぼ水平に支持させながら、基板の角部または各辺の側面をアライメントピン３３ａ、３３ｂで矢印３４で示される方向に押圧して位置決めするようなメカニカル方式のアライメント機構が用いられている。

図４に示される従来から用いられている基板のアライメント装置の動作を説明する。搬送ローラーで搬送されてきたガラス基板１を所定の位置で一度停止させた後、基板支持ピン３２で基板を上昇させる。基板支持ピン３２の先端には基板支持体３５が設けられている。基板支持体３５は、アライメントする際にガラス基板１との摩擦を軽減させるために球状で回転自在の構成を有するボールトランスファーや、エアー浮上パッドなどが使用される。基板支持ピン３２の先端に設けられた基板支持体３５によって支持されたガラス基板１を上昇させた後、シリンダ３６ａ、３６ｂとその先端に取り付けられたアライメントピン３３ａ、３３ｂがガラス基板１の方向に押し出される。このアライメントピン３３ａ、３３ｂをガラス基板１の方向に押し出す状態をシリンダの「出の状態」と呼ぶ。

シリンダが「出の状態」で、基板を中央の位置に来るようにセンタリング動作を実行する。基板１の曲がり（傾き）を修正するために、旋回ユニット３７を矢印３８で示す方向へ旋回させ、ガラス基板１の方向を修正して位置決め完了後、シリンダ３６ａ、３６ｂは「出の状態」とは反対方向に動作し、アライメントピン３３ａ、３３ｂはガラス基板１を開放する。前記旋回ユニット３７がガラス基板１の方向を任意の方向へ旋回させる際は、シリンダ３６ａ、３６ｂは「出の状態」を維持し、旋回完了後に「出の状態」とは反対方向の「戻りの状態」にする。上記の位置決め動作が終わった後に、基板支持ピン３２が下降し、搬送ローラー３９がガラス基板１を搬出する。

特開２０００−３５３７３７号公報

図４に示される従来のアライメント装置の多くは、位置決め治具にシリンダを用い、その先端にガラス基板を押圧するためのアライメントピンを設けた機構となっている。この機構では、位置決めの動作時間を短縮するためにセンタリング動作と旋回動作を同時に行なった場合、旋回開始時に慣性により基板が滑ってしまいセンタリング動作による位置決めが確実に行なうことが出来ず、また、ガラス基板のワレ・カケ等の損傷が発生するといった問題がある。

上記の問題に鑑みて本発明は、センタリング動作と旋回動作を同時に行なってガラス基板のアライメント時間を短縮し、また、ガラス基板の損傷を抑制することを可能とするアライメント装置を提供することを目的とする。

そこで本発明の請求項１に係る発明は、ガラス基板を基板処理部に受け渡す際にアライメントする装置であって、
ガラス基板を搬送する手段を載置したステージＡと、
ステージＡ上に設けられたステージＢの内部に備えられ、アライメント時にガラス基板を上昇させて支持するガラス基板支持手段と、
ガラス基板支持手段によって支持されたガラス基板の一辺を把持する手段と、
前記ガラス基板の一辺を押圧する第一のアライメントピンと、
前記把持する手段と、把持する手段に繋がれた第一のアライメントピンと、を移動する手段と、
前記ガラス基板の一辺と対向する辺を押圧する第二のアライメントピンと、
前記第二のアライメントピンを移動する手段と、
ガラス基板の一辺を把持した状態でステージＡを水平方向に旋回してガラス基板を所定の方向に旋回する手段と、を備え、且つ、
前記ガラス基板を所定の方向に旋回する動作と、ガラス基板の前記一辺を押圧する第一のアライメントピンと前記ガラス基板の一辺と対向する辺を押圧する第二のアライメントピンによってガラス基板を狭持してセンタリングする動作と、を同時に行なってガラス基板をアライメントすることを特徴とする基板アライメント装置である。

本発明の請求項２に係る発明は、前記ガラス基板支持手段によって支持されたガラス基板の一辺の端部を把持する手段と、把持する手段と連結されガラス基板の前記一辺を押圧する第一のアライメントピンと、はロータリーアクチュエータによって移動することを特徴とする請求項１に記載の基板アライメント装置である。

本発明の請求項３に係る発明は、前記ガラス基板の一辺と対向する辺を押圧する手段は、シリンダで移動されることを特徴とする請求項１または２に記載の基板アライメント装置である。

本発明の請求項４に係る発明は、前記ガラス基板の一辺の端部を把持する手段は、高分子樹脂部材からなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の基板アライメント装置である。

本発明の基板アライメント装置によれば、ガラス基板の一辺の端部を把持する手段によってガラス基板を旋回する際に生じるガラス基板の滑りを抑制することが可能となり、ガラス基板の割れや、傷つきの発生を抑えることが出来る。また、基板の滑りを抑制することが可能となるため、ガラス基板のセンタリング動作と旋回動作を同時に行なうことが出来、ガラス基板のアライメント動作に要する時間を短縮することが可能となる。

カラーフィルタ基板の一例を断面で示す図。一般的に用いられているフォトリソグラフィー法によるカラーフィルタの製造工程を示すフロー図。カラーフィルタ製造ラインの一例を示す図。従来から用いられている基板のアライメント装置の一例を示す図。本発明に係る基板アライメント装置の概略構成図。（ａ）は側面から見た図。（ｂ）は上面から見た図。本発明に係る基板把持パッドとアライメントピンの動作を説明するための図。本発明に係る基板アライメント装置の動作フロー図。

以下、図面を参照して本発明に係る基板アライメント装置を実施するための形態を説明する。

図５は本発明に係る基板アライメント装置の概略構成図である。図５（ａ）は側面から見た図、図５（ｂ）は上面から見た図である。図５に示される基板アライメント装置は、ガラス基板１００を搬送する手段である搬送ローラ４９を載置したステージＡ４１ａと、
ステージＡ４１ａ上に設けられたステージＢ４１ｂの内部に備えられ、ステージＢ４１ｂ上に上昇してアライメント時にガラス基板を上昇させて支持し、ガラス基板のアライメント終了後には下降してガラス基板の支持を開放するガラス基板支持手段である、ガラス基板支持ピン４２と支持ピンの先端に設けられた基板支持体４５と、ガラス基板支持手段によって支持されたガラス基板１００の一辺１００ａを把持する手段である基板把持パッド４３と、把持する手段と連結されガラス基板の前記一辺を押圧する第一のアライメントピン４３ａと、基板把持パッド４３と第一のアライメントピン４３ａを移動する手段であるロータリーアクチュエーター４６ａと、前記一辺と対向する辺１００ｂを押圧する手段である第二のアライメントピン４３ｂと、第二のアライメントピン４３ｂを矢印４９で示す方向に移動する手段であるシリンダ４６ｂと、ガラス基板の一辺１００ａを把持した状態でステージ４１を矢印４８で示す水平方向に旋回してガラス基板１００を所定の方向に向きを修正する旋回手段である旋回ユニット４７と、を備えている。

ガラス基板１００は、第一のアライメントピン４３ａと第二のアライメントピン４３ｂの押圧による狭持によってセンタリングされ、また、旋回ユニット４７によって所定の方向に向きが修正されてアライメントされる。

ガラス基板１００を搬送する手段である搬送ローラ４９は、ステージＡ４１ａ上に載置され、ガラス基板１００を上流の搬送装置から受け取り、下流の処理装置へ投入するもので、搬送ローラ４９でガラス基板１００を上流の搬送装置から受け取った時点で、ガラス基板１００の搬送を停止し、停止した位置で、ガラス基板のアライメントが行われる。

ステージＡ４１ａ上に設けられたステージＢ４１ｂの内部に備えられたガラス基板支持ピン４２と支持ピンの先端に設けられた基板支持体４５は、搬送ローラ４９がガラス基板１００を上流の搬送装置から受け取った時点で、ステージＢ４１ｂの上面から上昇し、ガラス基板１００を支持しながらリフトアップする。支持ピンの先端に設けられた基板支持体４５は、ガラス基板１００との摩擦を軽減するために基板支持部が回転自在で磨耗しにくい材料で作れれている。

ガラス基板支持手段によって支持されたガラス基板１００の一辺１００ａを把持する手段である基板把持パッド４３と、把持する手段と連結されガラス基板の前記一辺を押圧する手段である第一のアライメントピン４３ａは、図５（ｂ）に示すように、ガラス基板の１辺１００ａ側に２個設けられており、共に連結棒を介してロータリーアクチュエーター４６ａの回転軸に繋がれ、矢印５０で示す方向に回転する。

ガラス基板１００の一辺１００ａと対向する辺１００ｂを押圧する手段である第二のアライメントピン４３ｂは、ステージＡ４１ａに設けられたシリンダ４６ｂによって、矢印４９で示す方向に移動することが出来る。尚、図５（ｂ）に示すように第二のアライメントピン４３ｂとシリンダ４６ｂはガラス基板の１辺１００ｂ側に２個設けられている。

上記第一のアライメントピン４３ａと第二のアライメントピン４３ｂによってガラス基板１００は矢印４４に示す方向に移動されてセンタリングされる。

旋回ユニット４７は、ガラス基板の一辺１００ａを基板把持パッド４３で把持した状態でステージ４１ａを矢印４８で示す水平方向に旋回することが出来、その結果、ガラス基板１００を所定の方向に向けることが出来る。

図５に示される基板アライメント装置は、ガラス基板を上昇させて支持するガラス基板支持手段として、ガラス基板支持ピン４２と支持ピンの先端に設けられた基板支持体４５を例示したが、これに限定されるものではなく、エアー浮上パッドを用いたステージを用
い、エアーの吹き出しによってガラス基板をリフトアップするものでも良い。

図６は基板把持パッド４３と第一のアライメントピン４３ａの動作を説明するための図で、図５（ａ）における破線５１で示した部分を拡大した図である。図６（ａ）〜（ｄ）は、アライメント開始時〜終了時を示すもので、ロータリーアクチュエーター４６ａが矢印５０で示される方向に回転することによって基板把持パッド４３と第一のアライメントピン４３ａが移動する推移を示すものである。

図６（ａ）は、アライメント開始時の状態を示す図で、基板把持パッド４３が基板１００に接することによって把持している。基板把持パッド４３は例えばウレタンゲルのような柔らかい溶出物の発生しない高分子樹脂部材を用いることによって、ガラス基板１００を把持することが出来る。図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示すようにロータリーアクチュエーター４６ａが矢印５２で示される方向に回転した場合でも、基板把持パッド４３はガラス基板に接しているため把持状態が維持され、この状態で、更にロータリーアクチュエーター４６ａが矢印５２で示される方向に回転した図６（ｄ）の場合には、ガラス基板１００の把持は開放される。

図６（ｄ）に示されるガラス基板１００の把持が開放された時点で、第一のアライメントピン４３ａがガラス基板１００と接触し、ガラス基板のセンタリングが終了する。

本発明によるガラス基板アライメント装置の動作フローを、図７に示すフロー図と、図５に示す本発明によるガラス基板アライメント装置の概要図と、図６に示す基板把持パッド４３と第一のアライメントピン４３ａの動作を説明するための図を用いて説明する。

先ず、ガラス基板１００を上流の搬送装置から搬送ローラ４９で受け取る（Ｓ１）。受け取った時点でガラス基板１００の搬送を停止する（Ｓ２）。その後、基板支持ピン４２を上昇させガラス基板１００をリフトアップさせる（Ｓ３）。リフトアップさせた後、図６（ａ）で示されるように基板把持パッド４３がガラス基板１００を把持出来るように、例えばガラス基板１００を基板把持パッド４３の位置よりも上方になるまで更にリフトアップさせた後、ロータリーアクチュエーター４６ａを回転させガラス基板１００の下方に基板把持パッド４３を位置させる（Ｓ４）。

次に、基板把持パッド４３がガラス基板１００を把持した状態で、ロータリーアクチュエーター４６ａを回転させると同時に、旋回ユニット４７を矢印４８で示す水平方向に旋回してガラス基板１００の向きを所定の方向に修正する（Ｓ５）。この場合基板把持パッド４３によってガラス基板１００が把持されているため、旋回開始時の慣性によるガラス基板の滑りはない。

更に、ロータリーアクチュエーター４６ａを図６（ｂ）、（ｃ）に示すように回転させ、これと同時に、ガラス基板の把持されている辺と対向する辺を押し込む第二のアライメントピン４３ｂをシリンダ４６ｂで矢印４９で示す方向に押し込む動作を開始する（Ｓ６）。

ロータリーアクチュエーター４６ａを図６（ｄ）で示す状態まで回転し、基板把持パッド４３によるガラス基板１００の把持を開放する（Ｓ７）。更にロータリーアクチュエーター４６ａの回転による第一のアライメントピン４３ａと、シリンダ４６ｂによる第二のアライメントピン４３ｂと、の狭持によって、ガラス基板１００はセンタリングされる（Ｓ８）。このようにして、ガラス基板１００は所定の方向への向きの修正と、センタリングによってアライメントされる。

アライメントされたガラス基板１００は、第一のアライメントピン４３ａと第二のアライメントピン４３ｂの狭持が解かれ（Ｓ９）、その後、基板支持ピン４２が下降し、搬送ローラ４９によって下流の処理装置に搬送され受け渡される（Ｓ１０）。

以上のように本発明による基板アライメント装置によれば、基板把持パッドによってガラス基板を把持した状態で旋回させるためガラス基板の滑りの発生を抑制することが出来、その結果、基板の破損や傷つきの発生を抑えることが出来る。更にガラス基板の旋回による所定の方向への修正と、センタリングを同時に行なうことが出来、アライメントに要する時間を短縮することが出来る。

１・・・カラーフィルタ
２・・・ガラス基板
３・・・ブラックマトリックス
４−１・・・レッドＲの着色画素
４−２・・・グリーンＧの着色画素
４−３・・・ブルーＢの着色画素
５・・・透明電極
６・・・フォトスペーサー
７・・・バーテイカルアライメント
１１・・・カラーフィルタ製造ライン
１２・・・ストッカ装置
１３・・・搬入装置
１４・・・洗浄装置
１５・・・塗布装置
１６・・・露光装置
１７・・・現像装置
１８・・・ベーク装置
１９・・・搬出装置
２１〜２６・・・搬送装置（１）〜搬送装置（６）
２７、２８、２９・・・検査装置
３０・・・修正装置
３１・・・ステージ
３２・・・基板支持ピン
３３ａ、３３ｂ・・・アライメントピン
３４・・・アライメントピンがガラス基板を押圧する方向を示す矢印
３５・・・基板支持体
３６ａ、３６ｂ・・・シリンダ
３７・・・旋回ユニット
３８・・・旋回ユニットを旋回させる方向を示す矢印
３９・・・搬送ローラー
４１・・・ステージ
４１ａ・・・ステージＡ
４１ｂ・・・ステージＢ
４２・・・ガラス基板支持ピン
４３・・・基板把持パッド
４３ａ・・・第一のアライメントピン
４３ｂ・・・第二のアライメントピン
４４・・・ガラス基板がセンタリングされる場合の移動方向を示す矢印
４５・・・基板支持体
４６ａ・・・ロータリーアクチュエーター
４６ｂ・・・シリンダ
４７・・・旋回ユニット
４８・・・ステージ４１を旋回する方向を示す矢印
４９・・・搬送ローラ
５０・・・ロータリーアクチュエーターの回転方向を示す矢印
５１・・・破線で囲まれた部分
１００・・・ガラス基板
１００ａ、１００ｂ・・・ガラス基板１００の一辺

Claims

ガラス基板を基板処理部に受け渡す際にアライメントする装置であって、
ガラス基板を搬送する手段を載置したステージＡと、
ステージＡ上に設けられたステージＢの内部に備えられ、アライメント時にガラス基板を上昇させて支持するガラス基板支持手段と、
ガラス基板支持手段によって支持されたガラス基板の一辺を把持する手段と、
前記ガラス基板の一辺を押圧する第一のアライメントピンと、
前記把持する手段と、把持する手段に繋がれた第一のアライメントピンと、を移動する手段と、
前記ガラス基板一辺と対向する辺を押圧する第二のアライメントピンと、
前記第二のアライメントピンを移動する手段と、
ガラス基板の一辺を把持した状態でステージＡを水平方向に旋回してガラス基板を所定の方向に旋回する手段と、を備え、且つ、
前記ガラス基板を所定の方向に旋回する動作と、ガラス基板の前記一辺を押圧する第一のアライメントピンと前記ガラス基板の一辺と対向する辺を押圧する第二のアライメントピンによってガラス基板を狭持してセンタリングする動作と、を同時に行なってガラス基板をアライメントすることを特徴とする基板アライメント装置。
前記ガラス基板支持手段によって支持されたガラス基板の一辺の端部を把持する手段と、把持する手段と連結されガラス基板の前記一辺を押圧する第一のアライメントピンと、はロータリーアクチュエータによって移動することを特徴とする請求項１に記載の基板アライメント装置。
前記ガラス基板の一辺と対向する辺を押圧する手段は、シリンダで移動されることを特徴とする請求項１または２に記載の基板アライメント装置。
前記ガラス基板の一辺の端部を把持する手段は、高分子樹脂部材からなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の基板アライメント装置。