JP2019026513A - 粉塵飛散防止装置並びにこの粉塵飛散防止装置を備えた基板加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板に粉塵等の微小異物が付着するのを防いで高品質の製品を得ることのできる粉塵飛散防止装置並びに当該粉塵飛散防止装置を備えた基板加工装置を提供する。【解決手段】加工される基板Ｗの表面に粉塵が付着するのを防止する粉塵飛散防止装置１４Ａ、１５Ａ、１６Ａであって、基板Ｗの表面を、空間をあけて覆うカバー１４、１６と、当該カバー内の空間を常時加圧する加圧手段とを備え、この加圧手段は、カバー１４、１６に開口させたエア流入口１７から圧力エアをカバー１４、１６内に注入する構成とした。【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス等の脆性材料基板にスクライブライン（切り溝）を加工したり、あるいはスクライブラインに沿って基板を分断したりするための基板加工装置に適用される粉塵飛散防止装置、並びに当該粉塵飛散防止装置を備えた基板加工装置に関する。
特に本発明は、フレキシブルなＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）ディスプレイの製造過程において、ガラス基板の上面にフレキシブル基材となる樹脂膜（ポリイミド膜（ＰＩ膜とも称する））が積層されたマザー基板にスクライブラインを加工したり、分断したりする基板加工装置に用いられる粉塵飛散防止装置に関する。

ガラス基板等の脆性材料基板を分断する加工では、従来、カッターホイールを基板表面に押し付けてスクライブラインを形成し、その後、スクライブラインに沿ってスクライブライン形成面とは反対側の面から外力を印加して基板を撓ませることにより、単位基板ごとに分断している（特許文献１参照）。

近年、ディスプレイの高精細化が求められていることから、基板の表面品質や端面強度のさらなる改善が必要になっている。また、ディスプレイの用途拡大の観点からフレキシブルなディスプレイとするニーズもあり、フレキシブル基板を用いたＯＬＥＤが製造されている。このようなＯＬＥＤディスプレイでは、製造過程でガラス基板上に樹脂膜（ＰＩ膜）を形成し、その上に電極層や有機ＥＬ層を有する有機膜を形成する。電極層や有機ＥＬ層等の膜厚は薄く、しかも組成が非常に繊細であるため、極めて微小な異物であっても樹脂膜表面に付着していると欠陥が生じる原因となり、歩留まりの低下に影響する。

高品質で生産性の高いＯＬＥＤディスプレイ製造技術を得るためには、有機膜形成前における樹脂膜（ＰＩ膜）が形成されたガラス板への傷の発生や粉塵等の微小異物の付着を避けなければならない。すなわち、ガラス板の傷は強度劣化の原因となるとともに、付着した異物は有機膜形成工程まで運ばれて作業環境を劣化させる原因となる。
加えて、ガラス板裏面に傷や微小異物が付着していると、有機膜形成後の製品のガラス基板と樹脂膜との分離を行うＬｉｆｔ−Ｏｆｆ工程において剥離不良の原因となりかねないため、ガラス基板の表面側（有機膜形成側）だけでなく、裏面側についても傷の発生や粉塵の付着を極力避けることが必要である。

特許第５２１０３５６号公報

一般的な基板加工装置では、スクライブライン加工時や分断時に発生する微細な切粉等の粉塵が基板の表裏両面に付着したまま次工程に運ばれるため、製品の品質劣化の大きな原因となっている。また、加工すべき基板をスクライブ位置に移動させる際にコンベアやテーブルの上面に載せて搬送するため、基板の裏面はコンベアやテーブル面に常時接触することになる。また、スクライブ時もスクライブラインを挟んでその左右両側の裏面がコンベアやテーブルで保持されているため、やはり基板裏面が接触している。このような場合、接触時間が長いほど、また、接触状態での移動距離が長いほど、基板裏面での小さな傷の発生確率が増大するとともに、コンベアやテーブル上にある粉塵等の微小異物が付着する確率が増大し、歩留まり低下に影響を及ぼし、高精度で品質に優れた製品の製造に支障を来すこととなる。

そこで本発明は、基板の搬送や加工の過程において、基板に粉塵等の微小異物が付着するのを効率的に防止して高品質の製品を得ることのできる粉塵飛散防止装置、並びに、当該粉塵飛散防止装置を備えた基板加工装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明では次のような技術的手段を講じた。すなわち本発明の粉塵飛散防止装置は、加工される基板の表面に粉塵が付着するのを防止する粉塵飛散防止装置であって、加工すべき基板の表面を、空間をあけて覆うカバーと、前記カバー内の空間を常時加圧する加圧手段とを備え、前記加圧手段は、前記カバーに開口させたエア流入口から圧力エアをカバー内に注入する構成とした。

本発明は上記のごとくカバー内の空間が常時加圧されているので、外部からの粉塵がカバー内に流入するのを阻止することができる。これにより、粉塵等の微小異物の内部飛散を軽減して粉塵が基板に付着するのを防ぐことができ、高精度で品質に優れた製品を得ることができるといった効果がある。

また、本発明は、基板にスクライブラインを加工するための基板加工装置であって、基板にスクライブラインを加工するスクライブ機構と、請求項１に記載の粉塵飛散防止装置とを備え、前記粉塵飛散防止装置が、前記スクライブ機構に基板を搬送する上流搬送部、もしくは基板をスクライブ機構から搬出する下流搬送部、あるいはその両方に配置されていることを特徴とする。この場合、前記スクライブ機構に代えてブレイク機構としてもよく、その両方の機構を備えた基板加工装置とすることもできる。

これにより、搬送過程にある基板を覆うカバー内の空間が加圧されて粉塵が流入するのを阻止し、粉塵の内部飛散を軽減して基板に付着するのを防ぐことができ、高精度で品質に優れた製品を加工することができる。

本発明の加工対象となる基板として、ガラス板の上面に有機膜生成のための樹脂膜が積層されたＯＬＥＤディスプレイ用のマザー基板が好適である。

本発明に係る粉塵飛散防止装置を含む基板加工装置の概略的側面図。 図１における基板加工装置の概略的平面図。 図１における基板加工装置のスクライブ／ブレイク機構部の拡大正面図。 図３同様の拡大側面図。 本発明の加工対象基板を示す斜視図。 本発明におけるクリーナを示す断面図及び底面図。 基板を上流側クランプと下流側クランプとで把持した状態を示す斜視図。 スクライブ／ブレイク機構部のスクライブライン加工時を示す断面図。 スクライブ／ブレイク機構部のブレイク動作時を示す断面図。 クリーナの動作時を示す断面図。 基板加工装置の動作の第１ステップを示す平面図。 基板加工装置の動作の第２ステップを示す平面図。 基板加工装置の動作の第３ステップを示す平面図。 基板加工装置の動作の第４ステップを示す平面図。 基板加工装置の動作の第５ステップを示す平面図。 基板加工装置の動作の第６ステップを示す平面図。 基板加工装置の動作の第７ステップを示す平面図。

以下において、本発明に係る粉塵飛散防止装置並びに基板加工装置の一実施例について図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は本発明に係る粉塵飛散防止装置１４Ａ、１５Ａ、１６Ａを含む基板加工装置Ａの全体を概略的に示す側面図であり、図２はその平面図である。

基板加工装置Ａは、加工すべき基板Ｗを水平な姿勢で上流から下流に向かって直線的に搬送する上流搬送部Ｂと、搬送されてきた基板Ｗの裏面に搬送方向と直交する方向にスクライブラインを加工するとともに、このスクライブラインに沿って基板Ｗを分断する基板加工部としてのスクライブ／ブレイク機構部Ｃと、分断された基板Ｗを下流に向かって搬送する下流搬送部Ｄとを備えている。さらに、加工すべき基板Ｗを基板加工装置Ａの上流搬送部Ｂに供給するための基板供給部Ｅが上流搬送部Ｂの上流側に配置されている。なお、以下において、基板Ｗの搬送方向をＸ方向とし、これに直交する方向をＹ方向とする。

この基板加工装置Ａによって加工される基板Ｗは、ＯＬＥＤディスプレイの製造過程においてマザー基板として用いられるものであり、図５に示すように、ガラス板Ｗ２の上面にフレキシブル基材となる有機膜生成用の薄い樹脂膜Ｗ１が形成されている。なお、スクライブ予定ラインＬに沿って樹脂膜Ｗ１を設けていない領域が帯状に形成されている。樹脂膜Ｗ１にはポリイミド膜（ＰＩ膜）が用いられている。

基板加工装置Ａの上流搬送部Ｂは、基板Ｗを水平な姿勢で噴出エア圧により浮上させるフロートテーブル１と、浮上させた基板Ｗの上流側端縁部を把持して下流側に搬送するクランプ２とを備えている。クランプ２はＹ方向に延びる横梁部材２ａに支持され、横梁部材２ａは基板Ｗの送り方向（Ｘ方向）に沿って平行に配置された左右のレール２ｂ、２ｂに対して移動可能に組み付けられている。本実施例において、基板Ｗを浮上させるためにフロートテーブル１からエアを噴出して基板を浮上させる浮上機構（エアフロート手段）として、フロートテーブル１の上面に開口する多数の小孔１ａを形成してエア噴出用のノズルとしているが、別途エア噴出ノズルをフロートテーブル１に沿って設けるようにしてもよい。なお、フロートテーブル１は架台１０上に設置されている。

スクライブ／ブレイク機構部Ｃは、送られてくる基板Ｗを跨ぐように配置される門型のブリッジ３を備えている。ブリッジ３には、図３及び図４に示すように、送られてくる基板Ｗを上下から挟むように上下一対のガイドレール４ａ、４ｂがＹ方向に沿って配置されており、上部ガイドレール４ａには上部スクライブヘッド５ａが、下部ガイドレール４ｂには下部スクライブヘッド５ｂがそれぞれＹ方向に移動可能で、昇降機構（不図示）により上下移動調整可能に取り付けられている。

また、上部スクライブヘッド５ａには平らな外周面を有する受ローラ６が昇降機構（不図示）により上下移動調整可能に取り付けられ、下部スクライブヘッド５ｂにはスクライブライン加工用のカッターホイール７と分断用ローラ８とが昇降機構（不図示）により上下移動調整可能に取り付けられている。分断用ローラ８は外周面にＶ字形の溝８ａ（図９参照）を備えている。
さらに、上部ガイドレール４ａには、スクライブライン形成後の微小異物を吸引除去するクリーナ９がヘッド９ａを介してＹ方向に移動可能に設けられている。クリーナ９は、図６に示すように、Ｘ方向を長手方向とした細長いエア吸引口９ｂと、このエア吸引口９ｂの周辺でエアを吹き出す複数のエア吹出口９ｃとを備えており、クリーナ９を基板Ｗのスクライブラインの上方をスクライブラインに沿って移行させることにより粉塵等の微小異物をエア吸引口９ｂで吸引するとともに、エア吹出口９ｃからの吹き出しエアにより基板Ｗがクリーナ９の下面に密着するのを防いでいる。これにより、粉塵がカバー内に流入するのを阻止することで、粉塵等の微小異物の内部飛散を軽減して粉塵が基板に付着するのを防ぐことができ、高精度で品質に優れた製品を得ることができる。

基板加工装置Ａの下流搬送部Ｄは、上述した上流搬送部Ｂと同様に、基板Ｗを水平な姿勢で小孔１１ａからの噴出エア圧により浮上させるフロートテーブル１１と、浮上させた基板Ｗの下流側側端部を把持して下流側に搬送するクランプ１２とを備えている。クランプ１２はＹ方向に延びる横梁部材１２ａに支持され、横梁部材１２ａはＸ方向に沿って平行に配置された左右のレール１２ｂ、１２ｂに対して移動可能に組み付けられている。また、フロートテーブル１１の下流側には分断された基板Ｗａ、Ｗｂを基板加工装置Ａの外部に送り出すための排出用コンベア１３が設けられている。

さらに、この基板加工装置Ａでは、上流搬送部Ｂ、スクライブ／ブレイク機構部Ｃ並びに下流搬送部Ｄには、粉塵等の微小異物の飛散を防止する粉塵飛散防止装置１４Ａ、１５Ａ、１６Ａが設けられている。粉塵飛散防止装置１４Ａ、１５Ａ、１６Ａは、上流搬送部Ｂ、スクライブ／ブレイク機構部Ｃ並びに下流搬送部Ｄを個別に覆うカバー１４、１５、１６が設けられ、各カバー１４、１５、１６には基板Ｗを出し入れする出入口１４ａ、１５ａ、１６ａが設けられている。また、それぞれの出入口には開閉可能なシャッター１４ｂ、１５ｂ、１６ｂが取り付けられている。

上流搬送部Ｂ並びに下流搬送部Ｄの飛散防止装置１４Ａ、１６Ａには、カバー１４、１６の内部空間を常時加圧する加圧手段が設けられている。この加圧手段として、本実施例では、圧力エアを注入するための圧力エア流入口１７、１８をカバー１４、１６の天井に設け、当該圧力エア流入口１７、１８から加圧された圧力エアをカバー１４、１６内に注入するようにして構成されている。また、エアを供給し続けることができるようにするために、カバー１４、１６の側壁に小さなスリット状の開口（不図示）を形成してエアの一部が排出されるようにしてある。これによりスクライブ／ブレイク機構部Ｃや外部からの粉塵の流入を防ぐようにして粉塵等の微小異物の内部飛散を軽減し、粉塵等が基板Ｗに付着するのを防止している。
また、スクライブ／ブレイク機構部Ｃの飛散防止装置１５Ａでは、カバー１５の内部空間が減圧手段により常時減圧されている。この減圧手段として本実施例では、内部空間にエアバキューム機構１９を配置して、このエアバキューム機構１９によるエア吸引によってカバー１５内部を減圧するように構成されている。これにより、スクライブラインの加工時及び分断工程で発生する粉塵等の微小異物を吸引除去してカバー１５内部の汚染を防いでいる。

さらに、上流搬送部Ｂ並びに下流搬送部Ｄのカバー１４、１６の内部には、基板Ｗの帯電を防ぐ除電装置（Ｉｏｎｉｚｅｒ）２０が設けられている。除電装置２０はオゾンを発生させない軟Ｘ線を用いたＰｈｏｔｏ−Ｉｏｎｉｚｅｒが好ましく、カバー１４、１６の天井下面で基板Ｗの搬送方向に沿って複数個設置するようにしている。除電装置２０を密閉されたカバー１４、１６内に設置することによって、除電の効率化が図れるとともに軟Ｘ線の外部漏洩を防ぐことができる。

また、上流搬送部Ｂ並びに下流搬送部Ｄの基板搬送エリアには、浮上させた基板Ｗとフロートテーブル１、１１との間隔、すなわち浮上量を検出するセンサ２１が一定の間隔をあけて複数個設置されている。浮上量の異常が検出されると、エアの噴出圧力を加減して常に浮上姿勢を保持できるようにしている。
なお、フロートテーブル１、１１を複数に分割してブロック化し、各ブロックにセンサ２１と多数の小孔１ａを形成するとともに、ブロックごとに噴出するエア量を調整できるようにすれば、浮上姿勢をさらに細かく調整することができる。

上流搬送部Ｂのフロートテーブル１に基板Ｗを供給する基板供給部Ｅは、本実施例では、駆動機構（不図示）により上下及び前後に移動可能で基板Ｗとの接触面が小さいフォーク爪２２を持つリフトを用いている。なお、これに代えて、例えばコンベアやクランク爪等により基板Ｗを送り込むようにしてもよい。

上記した基板加工装置Ａにおけるフロートテーブル１、１１でのエア噴出用の小孔１ａ、１１ａ、クリーナ９のエア吸引口９ｂ並びにエア吹出口９ｃ、上流搬送部Ｂ並びに下流搬送部Ｄのカバー１４、１６の圧力エア流入口１７、１８及びカバー１５のエアバキューム機構１９は、それぞれ配管を介してエア源（不図示）に接続されている。

次に、基板加工装置Ａの動作について、図２、図８〜図１７に基づいて順を追って説明する。
図２は基板加工装置Ａに基板Ｗを送り込む直前の状態を示しており、スクライブ予定ラインＬをＹ方向に向けた姿勢で、かつ、基板Ｗのガラス板Ｗ２（図５参照）を下側にして基板供給部Ｅのフォーク爪２２に載せられている。そして、上流搬送部Ｂの上流側出入口１４ａのシャッター１４ｂを開放してフォーク爪２２を差し込み、上流搬送部Ｂのフロートテーブル１上に基板Ｗを送り込む。その後、フォーク爪２２を元位置に戻してシャッター１４ｂを閉じ、基板Ｗを浮上させてその上流側端部をクランプ２で保持する（図１１参照）。

次いで、上流搬送部Ｂの下流側出入口１４ａ、スクライブ／ブレイク機構部Ｃの両側の出入口１５ａ、１５ａ及び下流搬送部Ｄの上流側出入口１６ａのシャッターを開放してクランプ２を下流方向に移動させることにより、基板Ｗのスクライブ予定ラインＬがスクライブ／ブレイク機構部Ｃのカッターホイール７の直上にくる位置まで基板Ｗを浮上させながら搬送する。この位置で、下流側のクランプ１２で基板Ｗの下流側の側端部を把持し、基板Ｗを水平に浮上させた姿勢で上流側と下流側とで安定よく保持する（図１２及び図７参照）。

次いで、図８に示すように、スクライブ／ブレイク機構部Ｃのカッターホイール７と受ローラ６を浮上状態の基板Ｗの表面に接触させ、カッターホイール７を押し付けながら上下のスクライブヘッド５ａ、５ｂをガイドレール４ａ、４ｂに沿って移動させることにより、Ｙ方向に沿ったスクライブラインＬ１が加工される（図１３参照）。

次いで、図９に示すように、カッターホイール７を後退させて分断用ローラ８をスクライブラインＬ１に押し付けながら上部の受ローラ６とともにスクライブヘッド５ａ、５ｂを元位置まで移動させる。これにより、基板Ｗが撓んでスクライブラインＬ１に沿って分断される（図１４参照）。
このように、スクライブヘッド５ａ、５ｂの１回の往復移動によってスクライブラインＬ１の加工と当該スクライブラインＬ１に沿った分断とを行うことができる。

この後、図１０及び図１５に示すように、クリーナ９を基板ＷのスクライブラインＬ１に沿ってＹ方向に基板Ｗとは非接触で走行させることにより、スクライブライン加工時や分断時に生じた粉塵等の微小異物をエア吸引口９ｂで吸引除去する。この際、エア吹出口９ｃからの吹き出しエアにより基板Ｗがクリーナ９の下面に密着するのを防止している。

分断された下流側の基板Ｗａは、浮上した姿勢を保持したままクランプ１２で下流方向に搬送され、排出用コンベア１３により下流側出入口１６ｂから排出される（図１６参照）。分断された上流側の基板Ｗｂも戻ってきた下流側クランプ１２に引き継がれて先行する下流側基板Ｗａと同様に排出用コンベア１３により排出される（図１７参照）。

上記のように、上流搬送部Ｂ及び下流搬送部Ｄにおいて、搬送される基板は浮上機構（エアフロート手段）、すなわち、多数の小孔１ａから噴出する圧力エアによって浮上させられているため、有機膜形成前におけるガラス板裏面での接触による傷の発生や微小異物の付着を最小限に抑えることができる。

また、上流搬送部Ｂ並びに下流搬送部Ｄでは、粉塵飛散防止装置１４Ａ、１６Ａが設けられるとともにカバー１４、１６の内部は圧力エアにより常時加圧されているので、スクライブ／ブレイク機構部Ｃや外部からの浮遊粉塵の流入を防ぐことができ、微小異物が搬送過程の基板表面に付着するのを防ぐことができる。

さらに、スクライブ／ブレイク機構部Ｃでは、粉塵飛散防止装置１５Ａが設けられるとともにカバー１５の内部はエアバキューム機構１９によって常時減圧されているので、内部に浮遊する粉塵等の微小異物はエアバキューム機構１９で吸引除去され、カバー１５の内部を清浄に保つことができる。これにより、前記のクリーナ９によるスクライブラインＬ１上での直接的な塵芥物吸引除去動作と相俟って、基板表面への微小異物の付着を防止することが可能となる。

以上、本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施形態に特定されるものでない。例えば、上記実施例において、クリーナ９を基板Ｗの上側に配置したが、下側であってもよい。また、スクライブ／ブレイク機構部Ｃについても、カッターホイール７と分断用ローラ８を上記実施例とは逆に基板Ｗの上側に配置し、受ローラ６を下側に配置してスクライブ及び分断することも可能である。

また、上記実施例では、スクライブ／ブレイク機構部ＣでスクライブラインＬ１の加工と当該スクライブラインＬ１に沿った分断とを行うようにしたが、スクライブラインの加工のみを行って基板を送り出した後、別のブレイク装置でスクライブラインに沿って基板を分断するようにしてもよい。また逆に、ブレイク機構のみを設置してスクライブ機構を省略してもよい。この場合、スクライブラインは別のスクライブ装置で加工されることになる。
また、上記実施例では、ガラス基板Ｗ２の上面にフレキシブル基材となる樹脂膜（ＰＩ膜）Ｗ１が形成されたＯＬＥＤ用のマザー基板の加工例を説明したが、その他の用途に使用するガラス基板の加工に使用することができる。
その他本発明では、その目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することが可能である。

本発明の粉塵飛散防止装置は、主としてガラス等の脆性材料基板にスクライブラインを加工したり、スクライブラインに沿って分断したりする基板加工装置に用いられる。

Ａ 基板加工装置
Ｂ 上流搬送部
Ｃ スクライブ／ブレイク機構部
Ｄ 下流搬送部
Ｗ 基板
１ フロートテーブル
２ クランプ
５ａ 上部スクライブヘッド
５ｂ 下部スクライブヘッド
６ 受ローラ
７ カッターホイール
８ 分断用ローラ
９ クリーナ
９ｂ エア吸引口
９ｃ エア吹出口
１１ フロートテーブル
１２ クランプ
１４ 上流搬送部のカバー
１４Ａ 上流搬送部の粉塵飛散防止装置
１５ スクライブ／ブレイク機構部のカバー
１５Ａ スクライブ／ブレイク機構部の粉塵飛散防止装置
１６ 下流搬送部のカバー
１６Ａ 下流搬送部の粉塵飛散防止装置
１７ 圧力エア流入口
１９ エアバキューム機構
２０ 除電装置

Claims (5)

1. 加工される基板の表面に粉塵が付着するのを防止する粉塵飛散防止装置であって、
   加工すべき基板の表面を、空間をあけて覆うカバーと、
   前記カバー内の空間を常時加圧する加圧手段とを備え、
   前記加圧手段は、前記カバーに開口させたエア流入口から圧力エアをカバー内に注入するようにした粉塵飛散防止装置。
2. 基板にスクライブラインを加工するための基板加工装置であって、
   基板にスクライブラインを加工するスクライブ機構と、
   請求項１に記載の粉塵飛散防止装置とを備え、
   前記粉塵飛散防止装置が、前記スクライブ機構に基板を搬送する上流搬送部、もしくは基板をスクライブ機構から搬出する下流搬送部、あるいはその両方に配置されている基板加工装置。
3. 基板を分断するための基板加工装置であって、
   基板に形成されたスクライブラインに沿って前記基板を分断するブレイク機構と、
   請求項１に記載の粉塵飛散防止装置とを備え、
   前記粉塵飛散防止装置が、前記ブレイク機構に基板を搬送する上流搬送部、もしくは基板を前記ブレイク機構から搬出する下流搬送部、あるいはその両方に配置されている基板加工装置。
4. 基板を分断するための基板加工装置であって、
   基板にスクライブラインを加工するスクライブ機構と、
   前記スクライブ機構によって加工されたスクライブラインに沿って前記基板を分断するブレイク機構と、
   請求項１に記載の粉塵飛散防止装置とを備え、
   前記粉塵飛散防止装置が、前記スクライブ機構並びにブレイク機構に基板を搬送する上流搬送部、もしくは基板を前記スクライブ機構並びにブレイク機構から搬出する下流搬送部、あるいはその両方に配置されている基板加工装置。
5. 前記基板が、ガラス板の上面に有機膜生成のための樹脂膜が積層されたＯＬＥＤディスプレイ用のマザー基板である請求項１〜請求項４のいずれかに記載の基板加工装置。

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