JP2013187293A

JP2013187293A - 基板保持方法及び基板保持装置

Info

Publication number: JP2013187293A
Application number: JP2012050385A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Murano; 賢一村野
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2013-09-19

Abstract

【課題】種々の基板を、破損させることなくステージ上で位置決めすることが可能な基板保持方法を提供する。
【解決手段】基板の移動を拘束する拘束構造が設けられたステージに基板を載せる。押し当て部の駆動機構を動作させて、押し当て部を、ステージに載せた基板の縁に接触させ、基板が拘束構造に接触するまで基板をステージ上で移動させる。駆動機構は、押し当て部を複数の異なる速度で移動させることができ、相対的に薄い基板をステージに載せたときには、相対的に厚い基板を前記ステージに載せたときより遅い速度で押し当て部を移動させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板を保持面に位置決めして保持する基板保持方法及び基板保持装置に関する。

レーザドリル等でプリント基板に穴あけ加工を行う際に、プリント基板がステージに位置決めして保持される。プリント基板等をステージに位置決めして保持する種々の構造が提案されている。例えば、基準位置ストッパや固定つめ等に、ばね等の弾性力でプリント基板を押しつけることにより、プリント基板が位置決めされる。

特開平６−２１８６９５号公報特開平９−５７６９１号公報

基板の種類が異なっても、常に一定の力で、基準位置ストッパ等に基板を押し付けると、薄い基板の位置決めを行う際に、基板が破損する場合がある。逆に、厚くて重量のある基板の位置決めを行う際には、基板を押し付ける力が不足することによって、位置決めを行うことができない場合がある。

本発明の目的は、種々の基板を、破損させることなくステージ上で位置決めすることが可能な基板保持方法及び基板保持装置を提供することである。

本発明の一観点によると、
基板の移動を拘束する拘束構造が設けられたステージに基板を載せる工程と、
押し当て部の駆動機構を動作させて、前記押し当て部を、前記ステージに載せた基板の縁に接触させ、前記基板が前記拘束構造に接触するまで前記基板を前記ステージ上で移動させる工程と
を含み、
前記駆動機構は、前記押し当て部を複数の異なる速度で移動させることができ、相対的に薄い基板を前記ステージに載せたときには、相対的に厚い基板を前記ステージに載せたときより遅い速度で前記押し当て部を移動させる基板保持方法が提供される。

本発明の他の観点によると、
基板を保持面に保持するステージと、
前記保持面に保持された基板の縁の一部が接触することによって、前記基板の位置を拘束する拘束構造と、
前記保持面に載せられた基板の縁を、前記拘束構造に向けて押すことにより、前記基板を、前記拘束構造で拘束されるまで移動させる押し付け機構と、
前記押し付け機構によって移動する前記基板の移動速度を、オペレータが前記押し付け機構に入力するための入力装置と
を有する基板保持装置が提供される。

基板の移動の速さを調節することにより、基板が拘束構造に接触した時の衝撃を和らげることができる。基板ごとに移動の速さを調整することができるため、耐衝撃性の低い薄い基板でも、損傷させることなく位置決めを行うことができる。

図１は、実施例によるレーザ加工装置の概略図である。図２は、基板保持装置のステージ及び位置決め機構の概略図である。図３は、基板保持装置の位置決め機構で、ｙ方向の位置決めが完了した状態の概略図である。図４は、基板保持装置の位置決め機構で、ｘ及びｙ方向の位置決めが完了した状態の概略図である。図５は、実施例による基板保持装置の記憶装置に記憶されている基板厚さとスピードとの関係の一例を示すグラフである。図６は、実施例による基板保持装置に用いられるスピードコントローラの操作子の正面図である。

図１に、実施例によるレーザ加工装置の概略図を示す。レーザ光源１１がレーザビームを出射する。レーザ光源１１から出射されたレーザビームが、ビームエキスパンダ１２、マスク１３、ベンディングミラー１４、ガルバノスキャナ１５、及びｆθレンズ１６を経由して基板１７に入射する。基板１７は、例えばプリント基板である。基板１７は、ステージ２０の保持面２１に保持されている。移動機構１０が、ステージ２０を、保持面２１に平行な２次元方向に移動させる。保持面２１に平行な２方向をｘ方向及びｙ方向とし、保持面２１に垂直な方向をｚ方向とするｘｙｚ直交座標系を定義する。通常、保持面２１が水平になるようにステージ２０の姿勢が調整される。

ビームエキスパンダ１２は、レーザ光源１１から出射したレーザビームの口径を拡大するとともに、コリメートする。マスク１３は、レーザビームの断面形状を整形する。ガルバノミラー１５は、レーザビームを２次元方向に走査する。これにより、基板１７の表面において、レーザビームの入射点がｘ方向及びｙ方向に移動する。ｆθレンズ１６は、マスク１３の位置のビーム断面形状を基板１７の表面に結像させる。

図２に、ステージ２０及び基板位置決め機構の概略図を示す。ステージ２０の保持面２１に基板１７が載置されている。基板１７の平面形状は長方形または正方形である。保持面２１に、ｘ方向拘束構造２３及びｙ方向拘束構造２４が設けられている。ｘ方向拘束構造２３は、ｚ方向に立ち上がりｙ方向に長い立ち上がり面を有する。ｙ方向拘束構造２４は、ｚ方向に立ち上がり、かつｘ方向に長い立ち上がり面を有する。例えば、ｘ方向拘束構造２３の立ち上がり面はｘ方向の負側を向き、ｙ方向拘束構造２４の立ち上がり面は、ｙ方向の負側を向く。

保持面２３に載置された基板１７をｘ方向の正の向きに移動させると、基板１７の縁の一部がｘ方向拘束構造２３の立ち上がり面に接触する。これにより、基板１７のｘ方向への移動が停止し、ｘ方向に関して基板１７の位置が拘束される。同様に、基板１７をｙ方向の正の向きに移動させると、基板１７の縁の一部がｙ方向拘束構造２４の立ち上がり面に接触する。これにより、基板１７のｙ方向への移動が停止し、ｙ方向に関して基板１７の位置が拘束される。

図２では、ｘ方向拘束構造２３及びｙ方向拘束構造２４を、それぞれｙ方向及びｘ方向に長い立ち上がり面で構成したが、他の構成としてもよい。例えば、保持面２１から突出した突起でｘ方向拘束構造２３及びｙ方向拘束構造２４を構成してもよい。ｘ方向に平行
な仮想直線上に配置された２個の突起により、ｙ方向拘束構造２４が構成される。このとき、この仮想直線から外れた位置に配置された１つの突起により、ｘ方向拘束構造２３が構成される。

基板位置決め機構は、２個のｙ方向エアシリンダ３０を含む。ｙ方向エアシリンダ３０の各々は、ピストンロッド３１をｙ方向に並進移動させる。ピストンロッド３１の先端に押し当て部３２が取り付けられている。押し当て部３２は、保持面２１に載置された基板１７の縁に接触する高さに保持されている。ピストンロッド３１をｙ方向の正の向きに押し出すことにより、押し当て部３２を基板１７に縁に接触させて、基板１７をｙ方向拘束構造２４に向けて押すことができる。基板１７の縁がｙ方向拘束構造２４の立ち上がり面に接触すると、ピストンロッド３１及び基板１７のさらなる移動が禁止される。

電磁切換弁４０に、２本の圧縮空気管路４１が接続されている。各圧縮空気管路４１は、分岐部４２で２本の圧縮空気管路３３に分岐される。この２本の圧縮空気管路３３は、異なるｙ方向エアシリンダ３０に接続される。圧縮空気管路３３にスピードコントローラ３４が挿入されている。

電磁切換弁４０で圧縮空気の流れの向きを切り換えることにより、ピストンロッド３１の移動の向きを切り換えることができる。スピードコントローラ３４を制御することにより、ピストンロッド３１の速さを調節することができる。スピードコントローラ３４は、制御装置７０により制御される。

基板位置決め機構は、さらにｘ方向エアシリンダ５０を含む。ｘ方向に関してもｙ方向と同様に、ピストンロッド５１、押し当て部５２、圧縮空気管路５３、スピードコントローラ５４、及び電磁切換弁６０が配備されている。ｘ方向エアシリンダ５０がピストンロッド５１を繰り出すことにより、押し当て部５２を基板１７の縁に接触させて、基板１７をｘ方向拘束構造２３に向けて押すことができる。基板１７の縁がｘ方向拘束構造２３の立ち上がり面に接触すると、ピストンロッド５１及び基板１７のさらなる移動が禁止される。

制御装置７０に、記憶装置７１及び入力デバイス７２が接続されている。記憶装置７１に、スピードコントローラ３４、５４を制御するためのスピード情報が記憶されている。オペレータが入力デバイス７２からスピード情報を入力すると、制御装置７０は、入力されたスピード情報を記憶装置７１に記憶させる。

制御装置７０は、記憶装置７１に記憶されているスピード情報に基づいて、スピードコントローラ３４を制御する。ｙ方向エアシリンダ３０によって基板１７をｙ方向に移動させると、基板１７がｙ方向拘束構造２４に接触した時に基板１７が衝撃を受ける。衝撃の大きさは、ｙ方向への移動速度に依存する。基板１７が薄いと、この衝撃によって損傷を受ける場合がある。

実施例においては、ｙ方向エアシリンダ３０のピストンロッド３１及びｘ方向エアシリンダ５０のピストンロッド５１の移動の速さを調節することができる。記憶装置７１に記憶されたスピード情報を、基板１７の厚さに応じて、基板の損傷が生じない程度のスピードに設定しておくことにより、基板１７の損傷を防止することができる。

図３及び図４を参照して、基板１７の位置決め方法について説明する。オペレータが、処理対象である基板１７の厚さに基づいて、ピストンロッド３１、５１の最適なスピードを決定する。最適なスピードは、例えば種々の厚さの基板を用いて評価実験を行うことにより、予め決定しておくことが可能である。オペレータは、決定したスピード情報を、入
力デバイス７２から制御装置７０に入力する。制御装置７０は、入力されたスピード情報を、記憶装置７１に記憶させる。

ここで、「スピード情報」とは、ピストンロッド３１、５１のスピードそのものであってもよいし、スピードに関わる他の物理量であってもよい。例えば、スピードを「高速」、「中速」、「低速」の３段階に区分して、オペレータが、いずれかの区分を入力するようにしてもよい。記憶装置７１にスピード情報が記憶された後は、基板１７の搬入及び位置決めは自動で行われる。

図３に示すように、ロボットアーム等の搬入装置が、基板１７を保持面２１の上に載置する。その後、制御装置７０が、電磁切換弁４０を制御して、基板１７をｙ方向拘束構造２４の立ち上がり面に接触させる。このとき、制御装置７０は、ピストンロッド３１の速さが、記憶装置７１に記憶されているスピード情報に相当する速さになるように、スピードコントローラ３４を制御する。

図４に示すように、制御装置７０が電磁切換弁６０を制御して、基板１７をｘ方向拘束構造２３の立ち上がり面に接触させる。この時も、制御装置７０は、記憶装置７１に記憶されているスピード情報に基づいて、スピードコントローラ５４を制御する。

図３及び図４に示した工程により、ｘ方向およびｙ方向に関して基板１７を位置決めすることができる。

上記実施例では、オペレータが最適なスピードを決定し、決定されたスピード情報を入力デバイス７２から入力する構成とした。オペレータが基板１７の厚さに基づいて最適なスピードを決定する代わりに、基板１７の厚さを入力する構成としてもよい。

図５に、基板の厚さと、最適なスピードとの関係の一例を示す。横軸は基板の厚さを表し、縦軸は最適なスピードを表す。図５に示した基板の厚さと最適なスピードとの関係は、予め記憶装置７１に記憶されている。最適なスピードは、基板の厚さに応じて、基板が損傷しない程度の速さに設定されている。制御装置７０は、入力された基板１７の厚さと、図５に示した関係とに基づいて、最適なスピードを決定する。

この場合、基板の厚さは、最適なスピードを決定するための１つの物理量（スピード情報）と考えることができる。この例では、オペレータは、基板の厚さから最適なスピードを判断する必要はなく、基板の厚さを入力するのみでよい。このため、オペレータの負担を軽減させることができる。

上記実施例では、制御装置７０及び入力デバイス７２により、スピードコントローラ３４の流量調節を行った。図６に示すように、スピードコントローラ３４に設けられたロータリスイッチ等の操作子３５をオペレータが直接操作してもよい。オペレータは、ステージ２０に載せられた基板１７の厚さに基づいて、操作子３５を操作すればよい。例えば、相対的に薄い基板１７がステージ２０に載せられている場合には、相対的に厚い基板１７がステージ２０に載せられている場合に比べて、スピードコントローラ３４の流量を少なくする。これにより、押し当て部３２の移動速度が遅くなり、薄い基板１７の損傷を防止することができる。

例えば、プリント基板の厚さは、０．０５ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲内で様々である。プリント基板を、厚さが０．２ｍｍ以下の群、０．２ｍｍ〜１ｍｍの群、１ｍｍ以上の群の３つの群に分類する。厚さ０．２ｍｍ以下の群に属するプリント基板を処理する場合には、２秒／１０ｍｍの移動速度で押し当て部３２を移動させる。厚さ０．２ｍｍ〜１ｍｍの
群に属するプリント基板を処理する場合には、０．５秒／１０ｍｍの移動速度で押し当て部３２を移動させる。厚さ１ｍｍ以上の群に属するプリント基板を処理する場合には、０．１秒／１０ｍｍの移動速度で押し当て部３２を移動させる。

上記実施例では、基板保持装置をレーザ加工装置に適用したが、実施例による基板保持装置は、他の種々の装置に適用することが可能である。

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

１０移動機構
１１レーザ光源
１２ビームエキスパンダ
１３マスク
１４ベンディングミラー
１５ガルバノスキャナ
１６ｆθレンズ
１７基板
２０ステージ
２１保持面
２３ｘ方向拘束構造
２４ｙ方向拘束構造
３０ｙ方向エアシリンダ
３１ピストンロッド
３２押し当て部
３３圧縮空気管路
３４スピードコントローラ
３５操作子
４０電磁切換弁
４１圧縮空気管路
４２分岐部
５０ｘ方向エアシリンダ
５１ピストンロッド
５２押し当て部
５３圧縮空気管路
５４スピードコントローラ
６０電磁切換弁
７０制御装置
７１記憶装置
７２入力デバイス

Claims

基板の移動を拘束する拘束構造が設けられたステージに基板を載せる工程と、
押し当て部の駆動機構を動作させて、前記押し当て部を、前記ステージに載せた基板の縁に接触させ、前記基板が前記拘束構造に接触するまで前記基板を前記ステージ上で移動させる工程と
を含み、
前記駆動機構は、前記押し当て部を複数の異なる速度で移動させることができ、相対的に薄い基板を前記ステージに載せたときには、相対的に厚い基板を前記ステージに載せたときより遅い速度で前記押し当て部を移動させる基板保持方法。
基板を保持面に保持するステージと、
前記保持面に保持された基板の縁の一部が接触することによって、前記基板の位置を拘束する拘束構造と、
前記保持面に載せられた基板の縁を、前記拘束構造に向けて押すことにより、前記基板を、前記拘束構造で拘束されるまで移動させる押し付け機構と、
前記押し付け機構によって移動する前記基板の移動速度を、オペレータが前記押し付け機構に入力するための入力装置と
を有する基板保持装置。
前記押し付け機構は、
前記基板を前記拘束機構に向けて押すエアシリンダと、
前記エアシリンダに圧縮空気を供給する管路と、
前記管路に挿入されたスピードコントローラと
を含み、
前記入力装置は、前記スピードコントローラの流量を調節するために、オペレータによって操作される操作子である請求項２に記載の基板保持装置。
前記押し付け機構は、
前記基板を前記拘束機構に向けて押すエアシリンダと、
前記エアシリンダに圧縮空気を供給する管路と、
前記管路に挿入されたスピードコントローラと
を含み、
前記入力装置は、
前記スピードコントローラの流量を制御する制御装置と、
前記制御装置に、オペレータがスピード情報を入力するための入力デバイスと
を有し、
前記制御装置は、前記入力デバイスから入力されたスピード情報に基づいて、前記スピードコントローラを制御する請求項２に記載の基板保持装置。