JP2013071807A - 気体浮上ステージ装置及び基板検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価かつ簡便に流量を制限することができる気体噴出ノズルを提供する。
【解決手段】気体浮上ステージは多数の気体供給ノズルから噴出する気体噴流を基板の下面に吹き付けることによって基板を浮上移動させる。気体供給ノズルは雌ねじを形成する工程で作成された螺旋部を気体の流路中に備えている。螺旋部備えた気体噴出ノズルは雌ねじを形成する工程によって作成されているので、ステージの全面に安価かつ簡便に形成することができ、この螺旋部によって流量を制限することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板の下面に気体を吹き付けることによって基板を浮上させた状態で移動させる気体浮上ステージ装置及びこの気体浮上ステージ装置を用いて基板上の異物等を検査する基板検査装置に関する。

最近では、液晶ディスプレイ用のガラス基板の製造過程ではスループット向上等のためエア浮上を利用したステージが広く利用されている。通常エア浮上ステージに利用されているノズルは単純ノズルと呼ばれる真っ直な管で構成されたものや多孔質材を利用したものが使用されている。これらのノズルでは、装置稼動時において常時エアを供給し続けることが余儀なくされる。そのため、エアの必要流量は膨大となってしまう。
特許文献１には、気体を噴射するノズル内にフィンを形づくることで流量を制限する方法が提案されている。これにより上記問題を解決しながら、気体による力を誘導し浮上させることを可能としている。

特表２００３−５０７６８１公報

しかしながら、特許文献１に示すものは、ノズル径は通常２〜３ｍｍ程度となっており非常に小さい。そのため、ノズル内に多数のフィンを精度よく形成するには高度な技術を必要とするためステージの価格を高価なものとしている。また、基板サイズの大型化が進むとステージの大型化も避けられず必要なノズル数も多数となり、それに連れてステージの価格も急激に上昇するとこととなり、好ましくない。また、ノズルに精度よくフィンを形成できたとしても多大な作業時間がかかり、コストの増加につながる。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、安価かつ簡便に流量を制限することのできるノズルを備えた気体浮上ステージ装置及び基板検査装置を提供することを目的とする。

本発明に係る気体浮上ステージ装置の第１の特徴は、多数の気体供給ノズルから噴出する気体噴流を基板の下面に吹き付けることによって前記基板を浮上させながら移動させる気体浮上ステージ装置おいて、前記気体供給ノズルが雌ねじを形成する工程で作成された螺旋部を前記気体の流路中に備えた螺旋状気体噴出ノズルから構成されることにある。これは、気体供給ノズルに対して雌ねじを形成する工程によって螺旋部を作成するようにしたものである。これによって、気体浮上ステージの全面に安価かつ簡便に螺旋部を備えた気体供給ノズルを形成することができる。

本発明に係る気体浮上ステージ装置の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載の気体浮上ステージ装置において、前記気体浮上ステージ装置が前記基板の移動方向に対して垂直な方向に分割された長尺状の複数のエア噴出板手段から構成されることにある。これは、気体浮上ステージが複数の分割ステージから構成される点を明確にしたものである。

本発明に係る気体浮上ステージ装置の第３の特徴は、前記第１の特徴又は第２の特徴に記載の気体浮上ステージ装置において、前記気体供給ノズルの気体噴き出し側の穴形状が円柱状であり、この円柱状に隣接して前記螺旋部が形成されていることにある。これは、気体供給ノズルの形状を特定したものであり、気体の噴き出し口側は通常の単純ノズルと呼ばれる円柱穴で構成され、この円柱穴に隣接した内側に螺旋部が設けられたものである。

本発明に係る気体浮上ステージ装置の第４の特徴は、前記第３の特徴に記載の気体浮上ステージ装置において、前記気体供給ノズルへの気体供給側の穴形状が円柱状に形成されたことにある。これは、気体供給ノズルの供給口と排出口の両端部が単純ノズル構成の円柱穴で形成され、その中間に螺旋部が設けられているものである。

本発明に係る基板検査装置の第１の特徴は、多数の気体供給ノズルから噴出する気体噴流を基板の下面に吹き付けることによって前記基板を浮上させながら移動させる気体浮上ステージ装置手段と、前記気体浮上ステージ手段によって移動する前記基板の欠陥を検査する基板検査手段とを備えた基板検査装置において、前記気体供給ノズルが雌ねじを形成する工程で作成された螺旋部を前記気体の流路中に備えた螺旋状気体噴出ノズルから構成されることにある。これは、前記気体浮上ステージ装置の第１の特徴を利用した基板検査装置の発明である。

本発明に係る基板検査装置の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載の基板検査装置において、前記気体浮上ステージ手段が前記基板の移動方向に対して垂直な方向に分割された長尺状の複数のエア噴出板手段から構成されることにある。これは、前記気体浮上ステージ装置の第２の特徴を利用した基板検査装置の発明である。

本発明に係る基板検査装置の第３の特徴は、前記第１又は第２の特徴に記載の基板検査装置において、前記気体供給ノズルの気体噴き出し側の穴形状が円柱状であり、この円柱状に隣接して前記螺旋部が形成されていることにある。これは、前記気体浮上ステージ装置の第３の特徴を利用した基板検査装置の発明である。

本発明に係る基板検査装置の第４の特徴は、請求項７に記載の基板検査装置において、前記気体供給ノズルへの気体供給側の穴形状が円柱状に形成されたことにある。これは、前記気体浮上ステージ装置の第４の特徴に利用した基板検査装置の発明である。

本発明によれば、安価で簡便に流量を制限できるノズルを形成することができる。また、必要なエアの流量をおさえることのできるノズルを、雌ねじを切る要領で、螺旋部を形成することで安価で簡便に作成することが可能となる。

本発明の基板検査装置の概略構成を示す図である。 図１の浮上ステージの詳細構成を示す概略図である。 浮上ステージの各分割ステージに設けられたエア供給ノズルの詳細構成を示す図である。 螺旋状気体噴出ノズルを生成する過程を示す図である。 螺旋状気体噴出ノズルの寸法を示す図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の基板検査装置の概略構成を示す図である。この実施の形態に係る基板検査装置は、液晶ディスプレイ用のガラス基板を検査するガラス基板検査装置である。このガラス基板検査装置は本体フレーム１０１上に浮上ステージ１０２が設置されている。浮上ステージ１０２はステージ上の基板１００をエア浮上させる。本体フレーム１０１の上部には光学フレーム１０３が設置してある。光学フレーム１０３は、本体フレーム１０１の長手方向（Ｘ方向）に沿って、その両端部に設けられたボールねじ１０４の送りに応じて本体フレーム１０１上を長手方向（Ｘ方向）に沿って移動する。

光学フレーム１０３の移動方向（Ｘ方向）と直交する方向をＹ方向とする。光学フレーム１０３上には、光学検査部１０５が設置してある。光学検査部１０５は光学フレーム１０３上をＹ方向に移動する。これら光学フレーム１０３をＸ方向に、光学検査部１０５をＹ方向にそれぞれ移動させることで、光学検査部１０５は浮上ステージ１０２上の基板１００の全体を検査できるように構成されている。

図２は図１の浮上ステージの詳細構成を示す概略図である。図に示すように、浮上ステージ１０２はＸ方向に２分割、Ｙ方向に４分割された８つの分割ステージ２００〜２０７で構成される。これらの分割ステージ２００〜２０７にはエア供給ノズルと真空ノズルが表面全体にわたって規則的に多数設けられている。

基板１００は図示してない搬送ロボットによって浮上ステージ１０２上に供給される。このとき分割ステージ２００と分割ステージ２０１との間、分割ステージ２０１と分割ステージ２０２との間に搬送ロボットのハンドが侵入できるようになっている。浮上ステージ１０２上に供給された基板１００は、チャック機構２１２に保持され、浮上ステージ１０２の各表面のエア供給ノズルから噴出するエアによって所定の空間位置に保持される。基板１００は、チャック機構２１２を含む搬送機構２１３によって浮上ステージ１０２上をＸ方向に移動する。搬送機構２１３は、ボールねじ送り機構にて基板１００を移動させる。

Ｘ方向に移動した基板１００が光学検査部１０５の下側に達するとそこで光学的検査が行われる。この光学検査部１０５は、例えば発光手段と受光手段を備えたものからなり、発光手段からレーザ光を基板１００の表面に向けられて斜め上方から照明光を照射させて、受光手段によって基板１００表面からの反射光を受光するような構成が用いられる。これにより、基板１００に異物が付着しているか否かなどの基板中の欠陥を検査している。基板１００が一度光学検査部１０５を通過し、１ライン分の検査が終了すると、光学検査部１０５がＹ方向にシフトし、次のラインの検査を行う。これらの動作を繰返し行うことで基板１００の全面検査を可能とする。基板１００全面の検査が終了すると基板１００の良否判定を行い、基板１００は次の工程へ流される。

図３は浮上ステージの各分割ステージに設けられたエア供給ノズルの詳細構成を示す図である。分割ステージ２００〜２０８に設けられた多数のエア供給ノズルは、図３（Ａ）に示すようにステージ上面から見た形状が単純な円形であり、ステージ表面に平行な面における断面形状も同じく単純な円形であり、ステージの横方向から見た横断面形状が直管となっている単純ノズル２１０ではなく、図３（Ｂ）に示すようにステージ上面から見た形状が二重円形をしており、ステージ表面に平行な面における断面形状は円形状をしているが、ステージ表面からの距離に応じて円の中心が螺旋状に変動しており、ステージの横方向から見た横断面形状は互いにピッチのずれたネジ山が交互に対向した螺旋部３００を単純ノズル２１０の途中に備えた螺旋状気体噴出ノズルを構成している。

図３（Ｃ）に示すように螺旋状気体噴出ノズル３１０の上側、すなわち浮上ステージ１０２の各分割ステージ２００〜２０８の上面に基板１００が存在する場合、基板１００が螺旋状気体噴出ノズル３１０のエア出口部分で障害物となるため螺旋状気体噴出ノズル３１０の出口付近の圧力は上昇する。この場合、螺旋状気体噴出ノズル３１０へのエアの給気圧とノズル出口付近の排気圧との圧力差が小さくなり、気体であるエアは螺旋状気体噴出ノズル３１０に沿ってスムーズに流れ、その状態が安定的に保たれる。

一方、図３（Ｂ）に示すように螺旋状気体噴出ノズル３１０の上側、すなわち浮上ステージ１０２の各分割ステージ２００〜２０８の上面に基板１００が存在しない場合、螺旋状気体噴出ノズル３１０の出口部分には障害物となるものが無い状態といえる。この場合における螺旋状気体噴出ノズル３１０の出口付近の圧力は大気圧と同じなので、図３（Ｂ）に示すような場合には、螺旋状気体噴出ノズル３１０へのエアの給気圧とノズル出口付近の排気圧との間の圧力差が大きい状態となり、気体（エア）の速度（流速）は基板１００が螺旋状気体噴出ノズル３１０の上面に存在しない場合（図３（Ｂ）の場合）に比べ一時的に高くなる。

螺旋状気体噴出ノズル３１０の出口部分に障害物が存在しない状態で気体の速度が高くなると、螺旋状気体噴出ノズル３１０の螺旋部３００によって気体（エア）の一部が剥離し、図３（Ｂ）に示すように螺旋部３００に渦が発生する。螺旋部３００に発生した渦は、螺旋状気体噴出ノズル３１０内の流路を狭めるように作用する。これによって螺旋状気体噴出ノズル３１０の流路断面積が減少し、螺旋状気体噴出ノズル３１０を通過する気体の流量が減少する。

浮上ステージ１０２が図３（Ａ）に示すような単純ノズル２１０で構成されている場合に、浮上ステージ１０２上に基板１００が存在しない状態の時には、単純ノズル２１０に対するエアの給気圧と単純ノズル２１０の出口付近の排気圧との間の圧力差は大きくなる。これは螺旋状気体噴出ノズル３１０を使用した場合（図３（Ｂ））と同様である。ところが、単純ノズル２１０の場合はノズル内の流路で気体の剥離現象が起こらないので、気体の流量は減少することなく、螺旋状気体噴出ノズル３１０を使用した場合に比べ多量のエアが単純ノズル２１０内を通過し排出することとなる。

以上のように、螺旋状気体噴出ノズル３１０を用いて浮上ステージ１０２を構成することによって、基板１００が螺旋状気体噴出ノズル３１０の上側（浮上ステージ１０２上面）に存在しない場合には、螺旋状気体噴出ノズル３１０から噴出するエアの流量を抑えることが可能となる。これによって浮上ステージ１０２全体で必要なエアの流量を抑える（制限する）ことが可能となる。

図４は、螺旋状気体噴出ノズルを生成する過程を示す図である。図４（Ａ）はノズルを生成する前の状態の分割ステージ２００の長手方向に沿った断面形状を示す図である。まず、第１のステップとして、図４（Ｂ）に示すように、分割ステージ２００に複数のメネジを形成するのと同じ要領で螺旋部３００を分割ステージ２００の上面及び下面が貫通するように形成する。第２のステップとして、分割ステージ２００の上面側から螺旋状気体噴出ノズル３１０の上面側の開口部径と同径のドリルを用いて単純ノズルと同形状の円柱穴を開ける。第３のステップとして、分割ステージ２００の下面側から螺旋状気体噴出ノズル３１０の下面側の開口部径と同径のドリルを用いて単純ノズルと同形状の円柱穴４０２を開ける。以上のようにして、分割ステージ２００の上側の円柱穴４０１と下側の円柱穴４０２との間に螺旋部３００が存在する螺旋状気体噴出ノズル３１０を多数備えた分割ステージ２００を作成することができる。

円柱穴４０１と円柱穴４０２との間に螺旋部３００が存在する螺旋状気体噴出ノズル３１０の形状の詳細について説明する。図５は、螺旋状気体噴出ノズルの寸法を示す図である。螺旋状気体噴出ノズル３１０の形状を変化させる第１の方法として、図５に示す螺旋部３００の高さ（ねじ山の高さ）ｔを変化させる方法がある。螺旋部３００の高さｔを大きくすると、流路が急激に変わることになる。そのため、気体の速度が高くなったときに剥離が発生し易くなる。
螺旋状気体噴出ノズル３１０の形状を変化させる第２の方法として、図５に示す螺旋部３００（ねじ山）のピッチＰを変化させる方法がある。螺旋部３００の高さｔを変化させる場合と同様に螺旋部３００のピッチＰを変化させることで、気体剥離のおきやすさを変化させることが可能となる。螺旋部３００の高さｔ及び／又は螺旋部３００のピッチＰを変化させた螺旋状気体噴出ノズル３１０を成形するには、雌ねじを加工するための機具の形状等を変化させることで可能である。

螺旋状気体噴出ノズル３１０の形状を変化させる第３の方法として、図５に示す螺旋部３００の長さＬを変化させる方法がある。また、第４の方法として、図５に示すステージ上面と螺旋部３００との間の距離ｍを変化させる方法がある。これら第３、第４の方法は図４に示すノズル生成過程における穴開け工程でその穴の深さを変更することで可能となる。
螺旋状気体噴出ノズル３１０の形状を変化させる第５の方法として、図５に示す螺旋状気体噴出ノズル３１０の直径Ｄを変化させる方法がある。第６の方法として、螺旋状気体噴出ノズル３１０のノズル出口をテーパー状にする方法がある。これらの第５、第６の方法は、図４に示すノズル生成過程が終了した後に出口部を加工することで可能となる。なお、気体の流量を抑える（制限する）ためには、螺旋部３００の高さｔや螺旋状気体噴出ノズル３１０の直径Ｄを適宜調整することで可能である。

１００…基板、
１０１…本体フレーム、
１０２…浮上ステージ、
１０３…光学フレーム、
１０４…ボールねじ
１０５…光学検査部、
２００〜２０８…分割ステージ、
２１０…単純ノズル、
２１２…チャック機構、
２１３…搬送機構、
３００…螺旋部、
３１０…螺旋状気体噴出ノズル、
４０１…円柱穴、
４０２…円柱穴

Claims (8)

1. 多数の気体供給ノズルから噴出する気体噴流を基板の下面に吹き付けることによって前記基板を浮上させながら移動させる気体浮上ステージ装置おいて、前記気体供給ノズルが雌ねじを形成する工程で作成された螺旋部を前記気体の流路中に備えた螺旋状気体噴出ノズルから構成されることを特徴とする気体浮上ステージ装置。
2. 請求項１に記載の気体浮上ステージ装置において、前記気体浮上ステージ手段が前記基板の移動方向に対して垂直な方向に分割された長尺状の複数のエア噴出板手段から構成されることを特徴とする気体浮上ステージ装置。
3. 請求項１又は２に記載の気体浮上ステージ装置において、前記気体供給ノズルの気体噴き出し側の穴形状が円柱状であり、この円柱状に隣接して前記螺旋部が形成されていることを特徴とする気体浮上ステージ装置。
4. 請求項３に記載の気体浮上ステージ装置において、前記気体供給ノズルへの気体供給側の穴形状が円柱状に形成されたことを特徴とする気体浮上ステージ装置。
5. 多数の気体供給ノズルから噴出する気体噴流を基板の下面に吹き付けることによって前記基板を浮上させながら移動させる気体浮上ステージ装置手段と、
   前記気体浮上ステージ手段によって移動する前記基板の欠陥を検査する基板検査手段とを備えた基板検査装置において、
   前記気体供給ノズルが雌ねじを形成する工程で作成された螺旋部を前記気体の流路中に備えた螺旋状気体噴出ノズルから構成されることを特徴とする基板検査装置。
6. 請求項５に記載の基板検査装置において、前記気体浮上ステージ手段が前記基板の移動方向に対して垂直な方向に分割された長尺状の複数のエア噴出板手段から構成されることを特徴とする基板検査装置。
7. 請求項５又は６に記載の基板検査装置において、前記気体供給ノズルの気体噴き出し側の穴形状が円柱状であり、この円柱状に隣接して前記螺旋部が形成されていることを特徴とする基板検査装置。
8. 請求項７に記載の基板検査装置において、前記気体供給ノズルへの気体供給側の穴形状が円柱状に形成されたことを特徴とする基板検査装置。

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