JP2015009951A - 基板把持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板に歪みを生じさせずにアライメントを行うことが可能な基板把持装置を提供する。
【解決手段】可撓性を有する帯状の基板Ｗの一部を吸着する吸着ステージ２と、基板Ｗの一部が吸着ステージ２上に位置するように基板Ｗの長手方向に配置され、基板Ｗを支持する基板支持部３と、吸着ステージ２に基板Ｗの一部を吸着させた状態で吸着ステージ２を変位させることにより、吸着ステージ２上の基板Ｗをアライメントするアライメント機構４と、を備える基板把持装置１であり、アライメント機構４により吸着ステージ２を変位させる前に、吸着ステージ２の端部と基板支持部３との間に位置する基板Ｗを撓ませる撓み形成機構５を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、長尺状の基板の一部を吸着して把持する基板把持装置に関するものである。

画像表示機器に使用されるカラーフィルタに画素要素を形成する色素を塗布する方法の一つとして、従来からインクジェット法が提案されている。具体的には、マトリクス状に遮光部が形成されたガラス等で作成された基板上に形成された複数の区画のそれぞれに、塗布ヘッドのノズルからインクを吐出して塗布し、インク層が形成される。

近年では、画像表示機器、特に携帯用の画像表示機器に対する耐衝撃性の向上、軽量化、および薄型化等の要求に応えるために、ガラス基板に代わり樹脂フィルムなどの可撓性を有する基板が用いられることも多くなっている。このような可撓性を有する基板は長尺の帯状の形態で準備されることがあり、このような基版に対してインクの塗布を行う場合、下記特許文献１に示すようなロールトゥロールの塗布装置が用いられる。

ロールトゥロールの塗布装置において、基板は長手方向の両端においてロールに巻かれ、送り出し（搬送）が可能な状態にされた上で、インクの塗布が行われる。また、インクの塗布処理が行われる塗布ヘッドの近傍では、塗布時に基板が動くことが無いように吸着ステージなどの基板把持装置によって基板を固定し、当該基板把持装置を変位させることによって塗布ヘッドと基板との位置合わせ（アライメント）を行った後、基板への塗布が行われる。

特開２０１２−１７３５０４号公報

しかし、上記特許文献１に示したようなロールトゥロールの塗布装置における基板把持装置では、アライメントを行う際に基板に歪みが生じるという問題があった。具体的には、通常、基板には搬送時に位置ずれが生じないように適度に張った状態になっているため、アライメントを行う際に基板把持装置がこの基板の一部を固定した状態で変位した場合に基板把持装置の近傍において基板に過剰な引っ張りの力が生じてしまう。そのため、基板に歪みが生じ、正確に塗布することができなくなるというおそれがあった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、基板に歪みを生じさせずにアライメントを行うことが可能な基板把持装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために本発明の基板把持装置は、可撓性を有する帯状の基板の一部を吸着する吸着ステージと、基板の一部が前記吸着ステージ上に位置するように基板の長手方向に配置され、基板を支持する基板支持部と、前記吸着ステージに基板の一部を吸着させた状態で前記吸着ステージを変位させることにより、前記吸着ステージ上の基板をアライメントするアライメント機構と、を備える基板把持装置であり、前記アライメント機構により前記吸着ステージを変位させる前に、前記吸着ステージの端部と前記基板支持部との間に位置する基板を撓ませる撓み形成機構を有することを特徴としている。

上記基板把持装置によれば、撓み形成機構を有することにより、吸着ステージが変位したときに基板に歪みが生じることを防ぐことが可能である。具体的には、撓み形成機構が吸着ステージの端部と基板支持部との間に位置する基板を撓ませることにより、その後でアライメント機構により吸着ステージが変位しても基板が張った状態になることがないため、基板が引っ張られて歪みが生じることを防ぐことができる。

また、前記撓み形成機構が基板に下方から当接して基板を支持し、基板が前記吸着ステージから離間している姿勢である搬送姿勢と、前記撓み形成機構が基板から離間し、基板が前記吸着ステージに載置されている姿勢である吸着姿勢と、を有すると良い。

こうすることにより、搬送姿勢から吸着姿勢に姿勢が切り替わって吸着ステージに基板を預ける際、基板の撓みを形成することができる。

また、前記撓み形成機構は、前記撓み形成機構は、昇降可能なリフト機構であると良い。

こうすることにより、搬送姿勢と吸着姿勢とを切り替え可能な機構を容易に構成することができる。

また、前記撓み形成機構は、基板を吸着する機構を有すると良い。

こうすることにより、撓み形成機構が吸着ステージに基板を預けた後も基板を吸着しながら下降することにより、基板を引っ張ってより大きな基板の撓みを形成することができる。また、吸着ステージ上で基板に撓みが生じることを防ぐことができる。

また、前記撓み形成機構はローラであり、回転動作によって基板を前記吸着ステージの方向に送ることによって基板の撓みを形成するようにしても良い。

こうすることにより、撓みを形成するための専用の機構を設けずに、基板の撓みを容易に形成することができる。

本発明の基板把持装置によれば、基板に歪みを生じさせずにアライメントを行うことが可能である。

本発明の一実施形態における基板把持装置の概略図である。 撓み形成機構により基板に撓みが形成される状態を示す概略図である。 本実施形態における基板把持装置においてアライメントを行った後の概略図である。 本実施形態における基板の撓み形成の動作フローである。 他の実施形態における基板把持装置の概略図である。 他の実施形態における基板把持装置の概略図である。

本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施形態における基板把持装置の概略図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は上面図である。

基板把持装置１は、巻き出しロール６から巻き出され、巻き取りロール７により巻き取られることにより搬送される可撓性を有する帯状の基板Ｗの一部を把持する装置である。基板把持装置１は、吸着ステージ２、基板支持部３、アライメント機構４および撓み形成機構５を有し、吸着ステージ２が基板Ｗを吸着して把持する。また、アライメント機構４によって吸着ステージ２上の基板Ｗの位置合わせを行うことができ、この位置合わせを行う前に、撓み形成機構５によって吸着ステージ２の端部と基板支持部３との間に位置する基板Ｗを撓ませる。

なお、以降の説明では、吸着ステージ２上の基板Ｗの搬送方向をＸ軸方向、水平面上でＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向およびＹ軸方向と直交する方向、ずなわち鉛直方向をＺ軸方向と呼ぶ。

吸着ステージ２は、基板Ｗを吸着する面である吸着面１１を有するステージであり、図示しない真空供給源と配管により接続されている。この吸着ステージ２に吸着固定された基板Ｗに対して、たとえば塗布ヘッドのような処理ユニット８によって処理が行われる。なお、この処理ユニット８によって処理が行われる方の基板Ｗの面を基板Ｗの表面、この表面の反対側の面（吸着ステージ２が吸着する方の面）を基板Ｗの裏面と呼ぶ。

また、吸着ステージ２は、後述するアライメント機構４によってＸ軸方向の移動、Ｙ軸方向の移動、およびＺ軸方向に回転軸を有する回転といったような変位をすることが可能であり、基板Ｗの一部を吸着ステージ２が吸着した状態で吸着ステージ２が変位して、処理ユニット８と基板Ｗとの位置合わせ（アライメント）が行われることにより、処理ユニット８が基板Ｗ上の正確な位置に処理を行うことが可能となる。

吸着面１１は、基板Ｗを載置する平坦面であり、高い平面度で基板Ｗを載置し、吸着固定する。基板Ｗが高い平面度で保持されることにより、処理ユニット８と基板Ｗとの距離を精度良く制御できるため、処理ユニット８が正確な処理を行うことができる。

また、吸着面１１は多数の孔を有し、これらの孔が吸着ステージ２と上記真空供給源とを接続する配管と連通されている。これにより、真空供給源が動作することによって各孔に吸引力が付与されるため、基板Ｗの裏面を吸着することができる。

また、吸着面１１の大きさは、処理ユニット８が一回の処理動作で処理を行う基板Ｗ上の処理領域の大きさよりも十分に大きい。具体的には、基板Ｗ上における処理領域の形成位置のずれ量の最大値および後述の通り撓み形成機構５が下降して吸着面１１上に基板Ｗが載置された際の処理領域の位置ずれ量の最大値を処理領域の大きさに加えて求められる大きさよりも吸着面１１の大きさは大きい。こうすることにより、処理領域の形成位置の位置ずれおよび吸着面１１上に基板Ｗが載置された際の処理領域の位置ずれが生じたとしても常に処理領域全体を吸着面１１上に位置させることが可能であり、正確にアライメントおよび処理を行うことができる。

基板支持部３は、基板Ｗを支持して基板Ｗの搬送を補助する機構であり、吸着ステージ２に対して基板Ｗの搬送方向（基板Ｗの長手方向）の上流側および下流側に配置されている。なお、以降の説明では、上流側に配置された基板支持部３を基板支持部３ａと呼び、また、下流側に配置された基板支持部３を基板支持部３ｂと呼ぶ。

ここで、基板支持部３ａおよび基板支持部３ｂの高さ（Ｚ軸方向の位置）は、後述する撓み形成機構５が基板Ｗから離間している際にこれら基板支持部３ａおよび基板支持部３ｂにより支持された基板Ｗの一部が吸着ステージ２の吸着面１１上に当接するような高さに設定されている。その一例として、本実施形態では、各基板支持部３が基板を支持する高さと吸着ステージ２の吸着面１１が基板Ｗを把持する高さとが略同一となるように各基板支持部３が設けられている。

また、各基板支持部３は、送りローラ１２とニップローラ１３とを有し、これらで基板Ｗをはさみこむことにより、基板Ｗの搬送時に基板Ｗの位置がずれることを防ぎながら搬送を補助する。なお、以降の説明では、基板支持部３ａが有する送りローラ１２およびニップローラ１３を送りローラ１２ａおよびニップローラ１３ａと呼び、基板支持部３ｂが有する送りローラ１２およびニップローラ１３を送りローラ１２ｂおよびニップローラ１３ｂと呼ぶ。

送りローラ１２は、Ｙ軸方向に中心軸を有する円柱状のローラであり、この中心軸を回転軸として回転可能である。ここで、基板Ｗの裏面が送りローラ１２に接した状態で、送りローラ１２の表面の移動速度が基板Ｗの搬送速度と同等となるように送りローラ１２を回転させることにより、基板Ｗを少ない摩擦で送り出すことができる。

ニップローラ１３は、基板Ｗをはさんで送りローラ１２と対向するように設けられているＹ軸方向に中心軸を有する円柱状のローラであり、この中心軸を回転軸として回転可能である。基板Ｗはこのニップローラ１３と送りローラ１２との間を通るようにセットされ、ニップローラ１３は所定の力で基板Ｗを送りローラ１２に押しつける。すなわち、ニップローラ１３と送りローラ１２とで基板Ｗをはさみこむ。これにより、基板Ｗの搬送時に基板Ｗの位置がずれることを防ぐ。そして、基板Ｗの表面がニップローラに接した状態で、ニップローラ１３の表面の移動速度が基板Ｗの搬送速度と同等となるようにニップローラ１３を回転させることにより、基板Ｗを少ない摩擦で送り出すことができる。

ここで、少なくとも吸着ステージ２の基板搬送方向下流側にあるニップローラ１３ｂは、基板Ｗの前記処理ユニットにより処理された部分と接触しないようにするため、図１（ｂ）に示すように基板Ｗの短手方向（Ｙ軸方向）の端部近傍とだけ接するように配置されている。なお、吸着ステージ２の上流側にあるニップローラ１３ａもニップローラ１３ｂと同様の構成であっても良い。

アライメント機構４は、本実施形態では、Ｘ軸方向への直動機構、Ｙ軸方向への直動機構、および、Ｚ軸方向に回転軸を有する回転機構を備えたステージであり、吸着ステージ２を搭載している。アライメント機構４は、図示しない制御装置からの指令を受けて動作し、上記直動機構および回転機構が駆動することによって吸着ステージ２を変位させる。これにより、処理ユニット８と基板Ｗとのアライメントが行われる。

撓み形成機構５は、本実施形態ではＹ軸方向に中心軸を有する円柱状のローラ部、および当該ローラをＺ軸方向に移動（昇降）させるリフト機構を有する。

また、撓み形成機構５は、吸着ステージ２と基板支持部３ａとの間、および吸着ステージ２と基板支持部３ｂとの間にそれぞれ設けられており、吸着ステージ２と基板支持部３ａとの間に設けられた撓み形成機構５を撓み形成機構５ａ、吸着ステージ２と基板支持部３ｂとの間に設けられた撓み形成機構５を撓み形成機構５ｂと呼ぶ。

撓み形成機構５ａおよび撓み形成機構５ｂは、上記リフト機構によって上昇位置および下降位置の２つのポジションに位置することが可能である。処理ユニット８による処理が行われる場合や基板Ｗの位置合わせが行われる時は、撓み形成機構５ａおよび撓み形成機構５ｂは下降位置に位置して基板Ｗから離間し、基板Ｗは吸着ステージ２に載置された状態となる。なお、本説明では基板把持装置１がこの状態になることを、吸着姿勢と呼ぶ。

また、基板Ｗが搬送される時など、処理および位置合わせ以外の時は、撓み形成機構５ａおよび撓み形成機構５ｂは上昇位置に位置し、撓み形成機構５ａおよび撓み形成機構５ｂのローラ部が基板Ｗを裏面から支持して、吸着ステージ２から基板Ｗが離間する。なお、本説明では基板把持装置１がこの状態になることを、搬送姿勢と呼ぶ。

また、この搬送姿勢において基板Ｗが搬送される際は、撓み形成機構５ａおよび撓み形成機構５ｂのローラ部が中心軸を回転軸として転がることにより、基板Ｗとの摩擦を少なくして基板Ｗを送ることができる。

ここで、本実施形態では、図１（ａ）に示すように搬送姿勢において基板支持部３ａと基板支持部３ｂとの間に存在する基板Ｗの長さが図１（ａ）に鎖線で示したような基板支持部３ａ、吸着ステージ２、および基板支持部３ｂをつなぐ最短距離よりも長くなるように、撓み形成機構５ａおよび撓み形成機構５ｂの上昇位置の高さが設定されている。

次に、撓み形成機構により基板に撓みが形成される状態を図２に示す。

基板Ｗが吸着ステージ２に載置される前は、図１（ａ）の通り、基板把持装置１は搬送姿勢をとっており、基板Ｗは上記上昇位置に位置する撓み形成機構５ａおよび撓み形成機構５ｂに支持されて吸着ステージ２の上方に離間した状態である。

この状態から、基板把持装置１は吸着姿勢に切り替わって撓み形成機構５ａおよび撓み形成機構５ｂが下降を開始し、下降の途中で図２に示すように基板Ｗは吸着ステージ２の吸着面１１に載置される。その後、撓み形成機構５ａおよび撓み形成機構５ｂは下降を続け、上記下降位置に到達したときには撓み形成機構５ａおよび撓み形成機構５ｂは基板Ｗから完全に離間している。

ここで、上述の通り、搬送姿勢において基板支持部３ａと基板支持部３ｂとの間に存在する基板Ｗの長さが基板支持部３ａ、吸着ステージ２、および基板支持部３ｂをつなぐ最短距離よりも長くなるように撓み形成機構５ａおよび撓み形成機構５ｂの上昇位置の高さが設定されているため、吸着姿勢に切り替わって撓み形成機構５ａおよび撓み形成機構５ｂが下降して基板Ｗが吸着ステージ２に載置されたときに、基板支持部３ａと基板支持部３ｂとの間で基板Ｗの長さが余る。そうすると、図２に示すように吸着ステージ２の端部と各基板支持部３との間で基板Ｗが撓んだ形態をとる。

このように吸着ステージ２の端部と各基板支持部３との間で基板Ｗに撓みを形成した後、吸着ステージ２が基板Ｗを吸着固定する。その後、アライメント機構４が吸着ステージ２を変位させてアライメント動作が行われ、その後、処理ユニット８により基板Ｗに処理が行われる。

このように各撓み形成機構５が吸着ステージ２の端部と各基板支持部３との間に位置する基板Ｗを撓ませることにより、アライメント動作により吸着ステージ２が変位しても、吸着ステージ２の変位量が基板Ｗの撓み量（基板支持部３と吸着ステージ２との間に存在する基板Ｗの長さと基板支持部３と吸着ステージ２をつなぐ最短距離との差）よりも小さければ、図３に示すように基板Ｗが張った状態になることがないため、基板Ｗが引っ張られることによって歪みが生じることを防ぐことができる。

また、各基板支持部３において基板Ｗが送りローラ１２とニップローラ１３とではさみこまれていることにより、基板Ｗのたるみが基板支持部３ａから巻き出しローラ６の方向、および基板支持部３ｂから巻き取りローラ７の方向へ流出することを防ぎ、効率的に吸着ステージ２と基板支持部３との間で基板Ｗの撓みを形成することができる。

また、上記の通り基板Ｗを撓ませて吸着ステージ２が基板Ｗを吸着した後、巻き出しローラ６と基板支持部３ａとが基板Ｗを搬送する方向に回転し、また、巻き取りローラ７と基板支持部３ｂとが基板Ｗを搬送する方向と逆の方向に回転することにより、吸着ステージ２と各基板支持部３との間の基板Ｗの撓みをさらに大きくすることができる。これにより、アライメント動作の際に基板を引っ張ることなく変位しうる吸着ステージ２の変位量の上限を大きくすることができる。

次に、本実施形態における基板の撓み形成の動作フローを図４に示す。ここで、基板支持部３ａ、基板支持部３ｂ、巻き出しローラ６、および巻き取りローラ７の回転方向は、図１（ａ）に基板Ｗを搬送させる際の回転方向を順方向と呼び、その逆の方向を逆方向と呼ぶ。また、本動作フローの開始時点は、基板Ｗ上の１個前の処理領域に処理ユニット８が処理を終えた直後とする。

まず、巻き出しローラ６および基板支持部３ａを逆回転させ、また、巻き取りローラ７および基板支持部３ｂを順回転させることにより、基板Ｗの搬送精度を確保するために一旦基板の撓みを無くす（ステップＳ１）。

次に、吸着ステージ２による基板Ｗの吸着固定を解除する（ステップＳ２）。

次に、撓み形成機構５ａおよび撓み形成機構５ｂが上昇位置まで上昇し、吸着ステージ２から基板Ｗを離間する（ステップＳ３）。すなわち、基板把持装置１が搬送姿勢をとる。このとき、基板Ｗに引っ張りが生じないように、巻き出しローラ６、基板支持部３ａ、巻き取りローラ７および基板支持部３ｂの回転はフリーになっていると良い。

次に、巻き出しローラ６および基板支持部３ａを順回転させ、また、巻き取りローラ７および基板支持部３ｂを順回転させることにより、基板Ｗの搬送動作を行って、次の処理領域が吸着ステージ２上に位置するようにする（ステップＳ４）。

次に、撓み形成機構５ａおよび撓み形成機構５ｂが下降位置まで下降し、吸着ステージ２に基板Ｗを載置する。すなわち、基板把持装置１が吸着姿勢をとる。この動作により、先述の通り吸着ステージ２の端部と各基板支持部３との間で基板Ｗが撓んだ状態となる（ステップＳ５）。

次に、吸着ステージ２が基板Ｗを吸着する（ステップＳ６）。

次に、巻き出しローラ６および基板支持部３ａを順回転させ、また、巻き取りローラ７および基板支持部３ｂを逆回転させることにより、基板Ｗの撓みを大きくする（ステップＳ７）。なお、このステップは無くても良い。

最後に、吸着ステージ２の端部と各基板支持部３との間で基板Ｗが撓んだ状態において、基板Ｗの処理領域と処理ユニット８との位置合わせ（アライメント）が行われ、アライメント完了後、処理ユニット８による基板Ｗへの処理動作が行われる（ステップＳ８）。これらステップＳ１からステップＳ８までの動作が繰り返し行われることにより、基板Ｗに歪みが生じることなく、基板Ｗ上に複数個設けられた処理領域に処理が行われる。

次に、他の実施形態における基板把持装置を図５に示す。

この実施形態の基板把持装置１では、撓み形成機構５はサクションロールなどで構成され、基板Ｗを吸着する機能を有する。こうすることにより、撓み形成機構５は基板Ｗを吸着した状態で下降し、吸着ステージ２に基板Ｗを預けた後もしばらく基板Ｗを吸着した状態で下降する。そして、下降の途中で吸着が解除され、基板Ｗと離間した状態で下降位置に到達する。

このように撓み形成機構５が吸着ステージ２に基板Ｗを預けた後も基板Ｗを吸着しながら下降することにより、基板Ｗを引っ張ってより大きな基板Ｗの撓みを形成することができる。また、吸着ステージ２上で基板Ｗに撓みが生じることを防ぐことができる。なお、基板Ｗに歪みが生じないようにするために、撓み形成機構５が基板Ｗを引っ張る間は巻き出しローラ６、基板支持部３ａ、巻き取りローラ７および基板支持部３ｂの回転はフリーになっていると良い。

次に、さらに別の実施形態における基板把持装置を図６に示す。

この実施形態では、撓み形成機構５は別途設けず、上記ステップＳ７のように巻き出しローラ６および基板支持部３ａを順回転させ、また、巻き取りローラ７および基板支持部３ｂを逆回転させることにより、基板Ｗの撓みを生じさせる。すなわち、巻き出しローラ６および巻き取りローラ７が撓み形成機構の機能も有する。

こうすることにより、撓みを形成するための専用の機構を設けずに、基板の撓みを容易に形成することができる。

なお、上記の実施形態のほかにも、たとえば、吸着ステージ２の端部と各基板支持部３との間の部分に基板Ｗへ向けて上方から送風を行うことにより、基板Ｗが撓んだ状態にすることもできる。

以上の基板把持装置により、基板に歪みを生じさせずにアライメントを行うことが可能である。

１ 基板把持装置
２ 吸着ステージ
３ 基板支持部
３ａ 基板支持部
３ｂ 基板支持部
４ アライメント機構
５ 撓み形成機構
５ａ 撓み形成機構
５ｂ 撓み形成機構
６ 巻き出しローラ
７ 巻き取りローラ
８ 処理ユニット
１１ 吸着面
１２ 送りローラ
１２ａ 送りローラ
１２ｂ 送りローラ
１３ ニップローラ
１３ａ ニップローラ
１３ｂ ニップローラ
Ｗ 基板

Claims (5)

1. 可撓性を有する帯状の基板の一部を吸着する吸着ステージと、
   基板の一部が前記吸着ステージ上に位置するように基板の長手方向に配置され、基板を支持する基板支持部と、
   前記吸着ステージに基板の一部を吸着させた状態で前記吸着ステージを変位させることにより、前記吸着ステージ上の基板をアライメントするアライメント機構と、
   を備える基板把持装置であり、
   前記アライメント機構により前記吸着ステージを変位させる前に、前記吸着ステージの端部と前記基板支持部との間に位置する基板を撓ませる撓み形成機構を有することを特徴とする、基板把持装置。
2. 前記撓み形成機構が基板に下方から当接して基板を支持し、基板が前記吸着ステージから離間している姿勢である搬送姿勢と、前記撓み形成機構が基板から離間し、基板が前記吸着ステージに載置されている姿勢である吸着姿勢と、を有することを特徴とする、請求項１に記載の基板把持装置。
3. 前記撓み形成機構は、昇降可能なリフト機構であることを特徴とする、請求項２に記載の基板把持装置。
4. 前記撓み形成機構は、基板を吸着する機構を有することを特徴とする、請求項３に記載の基板把持装置。
5. 前記撓み形成機構はローラであり、回転動作によって基板を前記吸着ステージの方向に送ることによって基板の撓みを形成することを特徴とする、請求項１に記載の基板把持装置。

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