JP3723950B2

JP3723950B2 - Device for removing protrusions from the substrate surface

Info

Publication number: JP3723950B2
Application number: JP01489796A
Authority: JP
Inventors: 隆彦向田
Original assignee: 隆彦向田
Priority date: 1996-01-31
Filing date: 1996-01-31
Publication date: 2005-12-07
Anticipated expiration: 2016-01-31
Also published as: JPH09207018A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示パネル用カラーフィルタ基板などの基板面からそこに突出する突起や異物を除去するための突起除去装置に係り、その除去に際して、切削工具を用いる、基板面からの突起除去装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示パネルにおけるカラーフィルタ基板などの基板を製造する際には、図１に示すように、基板１上に無用な突起２（あるいは異物）があると、液晶表示パネルとしての規格に合わず、それが原因で、生産歩留りを著しく低下する畏れがある。そこで、従来、液晶表示パネルの各製造工程において、基板１上に付着した突起１の位置を所定の検査装置で検出し、検出した突起を除去装置で除去している。このような突起を除去するための装置は、各種、知られているが、基本的には、図２に示すように、基板１を設置するためのステージ１１と、このステージ１１上の基板１から突起を除去するための加工部１２とを有し、制御部１３は、検査装置で得られた突起位置座標情報に基づいて、ＸＹステージ１４を駆動して、基板面に平行な加工部１２の移動によって、基板１から突起２を除去するようになっている。ここでの除去装置の加工部１２には、一般に、レーザー、エンドミル、研磨による加工などといった方式が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来から用いられているレーザー、エンドミル、研磨による加工方式のいずれの加工方法にもそれぞれ、以下のような問題点がある。
【０００４】
たとえば、レーザー加工では、装置が高価であることに加えて、レーザースポット領域全体が除去され、そのレーザースポット以下の小さな欠陥部分のみを選択的に修正できない（レーザーが欠陥部以外に影響を与える畏れがある）。また、修正すべき箇所での凹凸の精度も、１μｍ以下にすることは、実質的に不可能である。
【０００５】
また、エンドミル加工では、カラーフィルタ基板面からの刃具の高さ決めを、光学的な手法で行うことから、装置が高価であるだけでなく、光学的測定自体の誤差や相対誤差が避けられず、しかも、回転する刃面の水平精度にも誤差があるため、実質的に、凹凸の精度を２μｍ以下まで安定的に修正できず、突起除去に要求される１μｍ以下の精度となると完全に無理である。
【０００６】
さらに、研磨による加工、特に、研磨テープを用いる方法では、機構部分が高価である上、幅が数ｍｍの研磨テープを、基板１に押し付けた状態で、基板面を擦るので、突起以外の部分（基板表面）も傷つけてしまう。また、そこで、研磨テープの高さ位置の制御を行う必要があるが、ここでも、研磨テープの幅方向における水平精度の誤差と、エンドミル加工と同様な、光学的測定自体の誤差などが避けられず、実質的に、凹凸の精度を２μｍ以下まで安定的に修正できず、１μｍ以下の精度となると完全に無理である。しかも、砥粒サイズのばらつきによって、基板１に深い傷がついてしまうことがある。それに加えて、この研磨テープによる突起除去方法では、その生産効率から考えて、高硬度の突起を研磨するには、作業コストが掛かりすぎる。
【０００７】
また、研磨加工に回転砥石を用いる方法では、機構部分が高価である上、回転砥石の高さ位置の制御において、かなりの相対誤差を避けることができない。しかも、回転砥石に目詰まりが発生するなどの問題点もある。
【０００８】
本発明は、上記事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、安価な機械的構成でありながら、液晶表示パネル用カラーフィルタ基板などの基板面を傷つけることなく、その基板面上にある突起を、相当な精度で、除去できる基板面からの突起除去装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、基板面上に突出する突起を切削工具によって除去する突起除去装置において、切削工具を固定するためのクランプ機構を備えると共に、切削に際しては、切削工具を基板面に沿って移動させるためのヘッドと、クランプ機構による、ヘッドへの切削工具の固定および解除を切り換える制御手段と、クランプ解除状態で、基板面に対して切削工具の切り刃部分を降下する際に切削工具の重量バランスによって、切削工具の切り刃部分を基板面に向けて降下するように揺動可能に支持し、切削工具の切り刃部分と基板面との接触圧を低減する微圧接触機構とを有し、基板面の切削加工に際して、クランプ機構による前記ヘッドへの切削工具の固定を行うことを特徴とする。
【００１０】
このように構成した突起除去装置では、鉋のような切削方式であるため、切削工具の切り刃部分は、必要に応じて、１ｍｍ角以下とするなど、基板の被加工状態に対応して小さく構成することが可能であり、微細加工に適しており、突起周囲の基板面まで傷つけるということがない。しかも、研磨テープや回転砥石を用いる場合と違って機構部分が簡単であるため、安価に構成でき、また、小型・軽量化を図れる。また、トラブルが発生しにくいので、メンテナンスが容易で、しかも、段取り時間も短縮できる。
【００１１】
さらに、切削工具を用いたときには、切り刃部分と基板面との接触部分に傷がつきやすいという問題があるが、本発明では、切削工具を基板面から浮かせた状態で切削するので、その問題がなく、しかも、切削加工前に、基板に対する切削工具の精密なレベル調整ができ、このアクセスの際、切り刃部分が基板面に対して微小な接触圧をもって触れるだけなので、基板面を傷つける畏れがない。
【００１２】
なお、本発明において、切削工具が、供給された空気流をその内部を通して切り刃部分付近から基板面に向けて吹きつける空気流通路を備えることが、接触圧を軽減する上で、より有効である。
【００１３】
また、本発明の実施の形態として、ヘッドは、基板面に沿って約２００μｍずつ移動しながら突起を除去する動作を１周期として、該動作を繰り返すように構成されていることが好ましい。このように構成すると、切削工具の切り刃部分を突起の近くにまで接近させた後は、ヘッドを２００μｍ程度、基板面に平行に送るだけであるため、圧電式のバイブレータなどの簡単な機構を送り動作に採用でき、高精度の送り機構が要らない。
【００１４】
本発明に係る突起除去装置は、特に、液晶表示パネル用カラーフィルタ基板の基板面から突起を除去するのに適している。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明の一実施例を説明する。なお、本例の基板の突起除去装置は、用途や構成に関して、従来の突起除去装置と共通する部分があるので、その共通部分については、同じく図１および図２を用いて説明する。
【００１６】
［実施例１］
図１は、本発明に係る基板の突起除去装置についての用途を示す説明図、図２は、同じく、基板の突起除去装置の全体構成を示す概略構成図である。
【００１７】
図１において、液晶表示パネルを製造する際に、カラーフィルタ基板１上に突起２があると、不良品となり、液晶表示パネルの生産歩留りが著しく低下してしまう。このような突起２は、大抵、数μｍ〜約１０μｍの高さであり、数１０μｍ〜約１００μｍの大きさである。従って、液晶表示パネルの製造工程では、カラーフィルタ基板１上に付着した突起２を所定の検査装置で検出し、この検査結果に基づいて、基板上の突起２を、約２μｍ以下の高さ、好ましくは、１μｍ以下の高さにまで削る必要がある。
【００１８】
このような突起を削るために、本例の突起除去装置１０は、図２に示すように、カラーフィルタ基板１を設置するためのステージ１１と、このステージ１１上のカラーフィルタ基板１から突起２を除去するための加工部１２とを有し、この加工部１２は、ＸＹステージ１４上にあることから、制御部１３は、検査装置で得られた突起位置座標情報に基づいてＸＹステージ１４を駆動して、加工部１２をカラーフィルタ基板１の基板面に沿って移動させるようになっている。また、カラーフィルタ基板１の表面は、突起２が加工部１２により除去されている間、顕微鏡などを備えるモニター部１５で観察可能である。
【００１９】
このように構成した突起除去装置１０において、本例では、図３（Ａ）に示すように、加工部１２には、ヘッド１１０によって支持された、約１ｍｍ角の切削工具１２０を用いている。ここで、切削工具１２０は、被切削対象の突起の平均的な大きさに鑑み、また、切削抵抗をできるだけ小さくすることを目的に、切り刃部分１２１の刃先の曲率Ｒを０．５μｍ程度に小さくし、かつ、刃先を超硬のダイヤモンドなどの材料で構成してある。このため、高精度の切削加工や硬度が高いものの切削加工が可能である。
【００２０】
ヘッド１１０は、その上側に大きなシリンダ状の凹部１１１が形成され、その上端にキャップ１１２がねじ込み固定されている。キャップ１１２およびヘッド１１０には、それぞれ貫通穴１１３、１１４が形成され、これらの貫通穴１１３、１１４を通って、ロッド状の切削工具１２０が、その切れ刃部分１２１をカラーフィルタ基板１に向ける状態で摺動可能に挿通してある。なお、この実施の形態では、切削工具１２０の中間に、円板１２２が取り付けられ、この円板１２２は、摺動可能にヘッド１１０の凹部１１１内に位置している。
【００２１】
ヘッド１１０には、切削工具１２０に対するクランプ機構１３０が内蔵されており、このクランプ機構１３０は、ピストンの進退で、クランプ（固定）動作およびアンランプ（解除）動作を行うための油圧シリンダ機構１３１が備えられており、そのピストン１３２の出力端１３３で、切削工具１２０を固定することが可能である。但し、図３（Ａ）に示す状態では、クランプ機構１３０は、切削工具１２０をアンクランプ状態にしている。この状態で、切削工具１２０は、キャップ１１２やヘッド１１０との間で摺動可能であり、また、円板１２２もヘッド１１０と摺動可能である。従って、切削工具１２０は、上下に関してヘッド１１０から完全に浮いた状態にある。なお、切削工具１２０の上端部に対しては、差動トランス１４０が構成され、切削工具１２０の上下動作を電気的変化で検出しているので、ヘッド１１０に対する切削工具１２０の高さ位置を検出できるようになっている。
【００２２】
切削工具１２０に対しては、以下に示す微圧接触機構１５０が構成されている。すなわち、ヘッド１１０には、その上端面１１５から凹部１１１の底面にある第１の空気吹き出し口１１７にかけて、第１の空気流通路１１６が形成されていて、この第１の空気流通路１１６を介して外部から供給された空気が、円板の下面に向けて供給されるようになっている。なお、このような空気吹き出し口１１７は図３（Ｂ）に示すように、切削工具１２０に向けて４箇所で開口している。さらに、切削工具１２０には、その内部を上端側から下端側まで貫通する第２の空気流通路１２３が形成され、この第２の空気流通路１２３は、切削工具１２０の下面（切り刃部分１２１近く）で開口する第２の空気吹き出し口１２４に、外部からの空気を供給できるようになっている。
【００２３】
このように構成した加工部１２の構成では、以下に説明するようにして、カラーフィルタ基板１上の突起２や異物などの欠陥を除去することができる。
【００２４】
まず、図２に示した制御部１３は、検査装置で得られた突起位置座標情報に基づいてＸＹステージ１４を駆動制御し、この加工部１２をカラーフィルタ基板１での、基板面上の所要の突起２がある位置に近い箇所まで水平移動する。
【００２５】
次に、切り刃部分１２１がカラーフィルタ基板１の基板面に振れるまで、ヘッド１２を昇降機構（図示せず）によって下降させる。
【００２６】
この際、クランプ機構１３０は、制御部１３の指令に基づいて切削工具１２０に対してアンクランプ状態にあるが、その代わりに、第１の空気流通路１１６に対しては、外部の空気流供給源（図示せず。）によって、ヘッド１１０外から圧力空気が供給される。従って、第１の空気流通路１１６に供給された空気流は、第１の空気吹き出し口１１７から切削工具１２０の円板１２２の下面に向けて吹き出され、吹き出された空気流は、切削工具１２０を、その自重に逆らって上方に押し上げようとする。ここでは、第１の空気吹き出し口１１７から吹き出される空気圧は、切削工具１２０の自重に対応する大きさに設定されており、このため、エアークッションとして作用し、ヘッド１２の降下で、切削工具１２０の切り刃部分１２１が、カラーフィルタ基板１の基板面に接触する段階でも、微圧をもって接触するだけである。
【００２７】
また、ヘッド１２０を下降させる際には、同時に、第２の空気流通路１２３にも所定量の空気流が供給され、第２の空気吹き出し口１２４から空気流を吹き出す。従って、切削工具１２０の切り刃部分１２１は、カラーフィルタ基板１上の基板面に微圧をもって接触するだけであり、摩擦抵抗が小さい。
【００２８】
このような機構が本発明に係る微圧接触機構１５０である。
【００２９】
次に、この状態を基準として、切り刃部分１２１の、基板面から高さ位置を調整する。すなわち、制御部１３からの指令で、油圧シリンダ機構１３１に圧油が供給され、クランプ機構１３０によって、切削工具１２０をクランプする状態とし、しかる後に、ヘッド１１０を、たとえば１μｍだけ上昇させ、切り刃部分１２１を基板面からわずかに浮かせた状態とする。そして、これを下限として、証の高さ（想定される突起の最大の高さ）まで、上昇させ、この状態のまま、ヘッドを２００μｍ程度、基板表面に沿って送ると、切削工具１２０の切り刃部分１２１が、突起に対する触針として働きながら、突起２を切削する。この切削の高さ方向の送りは、一般の切削機（シェーパー）などで公知のように、たとえば、２μｍとする。これを繰り返して、たとえば、基板面から、２μｍ以下の高さにまで削ることができる（勿論、突起が軟質のものであれば、１回の送りでその突起の切削を完了することもできる）。それ以降、各突起について、その除去のためのアクセスを繰り返し、上記の動作を１サイクルとして、同じ動作で突起を切削除去するのである。また、ここで、切り刃部分１２１を基板面に微圧をもって接触させた状態（基準状態）から浮かす寸法を０．５μｍ以下に設定すると、突起２は、切削工具１２０の切り刃部分１２１によって１μｍ以下の高さにまで削られる。また、仮に、突起が硬度の高い材料の場合には、ヘッド１１０を水平方向に送る際に、その切削方向やそれに直交する方向にオシレーションをかけることによって、１回の切削時の切り刃部分１２１にかかる負荷を低減してもよい。
【００３０】
これらの動作において、切削工具１２０の昇降には、別途の昇降機構を利用してもよいが、第１の空気吹き出し口１１７から吹き出される空気圧を調整することによって、それ自身を切削工具１２０の昇降機構として利用してもよく、この場合には、その分だけ、機構部分が簡単な構成で済むという利点がある。
【００３１】
このように、本発明に係る突起除去装置１０では、鉋のような切削方式であるため、たとえば、バイト（切削工具）がその先端部を１ｍｍ角と小さくできるので、微細加工に適しており、突起２周囲の基板面まで傷つけるということがない。しかも、研磨テープや回転砥石を用いる場合と違って、機構部分が簡単であるため、安価に構成できる。また、機構部分が簡単であるため、小型・軽量化を図ることができるとともに、その分だけ高精度な加工ができる。また、トラブルが発生しにくいので、メンテナンスが容易で、しかも、段取り時間も短縮できる。
【００３２】
さらに、切削工具１２０を用いたときには、切り刃部分１２１と基板面との接触部分に傷がつきやすいという問題があるが、本例では、切削工具１２０を下降させるときには、切削工具１２０は、ヘッド１１０に対して上下自在であり、ヘッドから浮いた状態にあるので、切削工具１２０の自重と、切削工具１２０を押し上げようとする空気圧とのバランスを調整することにより、切り刃部分１２１は、基板面に対して微小な接触圧をもって触れるだけであるため、切削工具１２０を用いた方式でありながら、切り刃部分１２１と基板面との接触部分に傷がつかない。
【００３３】
また、切削工具１２０の切り刃部分１２１を突起２の近くにまで接近させた後は、切削に際しては、ヘッド１１０を２００μｍ程度、水平方向に送るだけであるため、高精度の送り機構が要らない。
【００３４】
［実施例２］
本例の突起除去装置も、基本的には、図２に示すように、カラーフィルタ基板１を設置するためのステージ１１と、このステージ１１上のカラーフィルタ基板１から突起２を除去するための加工部１２とを有し、この加工部１２は、ＸＹステージ１４上にあることから、制御部１３は、検査装置で得られた突起位置座標情報に基づいてＸＹステージ１４を駆動して、加工部１２をカラーフィルタ基板１の基板面に沿って移動させるようになっている。また、カラーフィルタ基板１の表面は、突起２が加工部１２により除去されている間、顕微鏡などを備えるモニター部１５で観察可能である。
【００３５】
図４は、本例の突起除去装置の概略構成図である。
【００３６】
図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の突起除去装置２０においても、加工部１２には、ヘッド２１０によって支持された、たとえば、約１ｍｍ角の切削工具２２０を用いている。ここで、切削工具２２０は、切削抵抗を小さくすることを目的に、切り刃部分２２１の刃先の曲率Ｒを０．５μｍ程度にまで小さくし、かつ、刃先を超硬のダイヤモンド製にしてある。このため、高精度の切削加工や硬度が高いものの切削加工も可能である。この切削工具２２０は、切り刃部分２２１を下向きに垂れ下げる重量バランスで、ヘッドに形成した枢軸孔２１３に支持した回転支軸２５１を介して、ヘッド２１０に上下揺動可能に保持され、微圧接触機構２５０を構成している。
【００３７】
ヘッド２１０には、ヘッド２１０内にシリンダ状の凹部２１１が形成されているとともに、切削工具２２０を凹部２１１の内面に押し付けた状態（クランプ状態）、それを解除した状態（アンクランプ状態）に切り換わるクランプ機構２３０がある。このクランプ機構２３０は、この凹部２１１の下側で、ヘッド２１１に対して、横方向から開けられた穴２１２に挿入された、摩擦抵抗の小さな材料からなるクランプ片２３１を備えており、このクランプ片２３１は、切削工具２２０を緩く嵌挿させる孔を有し、制御部１３からの指令に基づいて、穴２１２内で横移動することにより、切削工具２２０をヘッドに対して固定するように、凹部２１１の内壁に図４の（Ｂ）に示すように押しつける。また、反対に後退することで、切削工具２２０から離れ、クランプ解除の状態となる。
【００３８】
なお、この実施例では、切削工具２２０は、ヘッド２１０が降下した際、微圧調整機構２５０の働きで、基板面に接触する。この際、クランプ機構のクランプは解除されており、従って、回転支軸２５１を回転中心として、切削工具２２０が揺動可能であって、先端側（切り刃部分２２１の側）がやや重いため、その重量バランスによって、図４（Ａ）に実線で示すように、切り刃部分２２１が下がった姿勢になろうとする。しかし、切削工具２２０の基端側には、工具押さえ片２６０が配置されていて、この工具押さえ片２６０が、切削工具２２０の基端を上側から支持することができる。また、工具押さえ片２６０は、上下に移動可能であるから、切削のために、水平方向に移動する際には、工具押さえ片２６０が降下した状態にある限り、図４（Ａ）に一点鎖線で示すように、切り刃部分２２１が上がった姿勢に保持できる。
【００３９】
このように構成した加工部１２では、以下に説明するようにしてカラーフィルタ基板１上の突起２や異物などといった欠陥を除去する。
【００４０】
まず、図２に示した制御部１３は、検査装置で得られた突起位置座標情報に基づいてＸＹステージ１４を駆動制御し、この加工部１２をカラーフィルタ基板１の基板面上のうち、突起２がある位置近くにまで移動させる。
【００４１】
次に、切り刃部分２２１がカラーフィルタ基板１の基板面に触れるまで、ヘッド１２を昇降機構（図示せず。）によって下降させる。
【００４２】
このとき、クランプ機構２３０は、制御部１３の指令に基づいて切削工具２２０に対してアンクランプ状態にあり、しかも、工具押さえ片２６０は上昇している。このため、切削工具１２０は、回転支軸２５１を回転中心として揺動可能であるため、それにはクッションが構成されている状態にある。従って、切削工具２２０の切り刃部分２２１は、カラーフィルタ基板１上の基板面に微圧をもって接触するだけである。従って、ヘッド２１０の降下に誤差があっても、切り刃部分２２１が基板面を損傷する畏れがない。
【００４３】
次に、この状態を基準として、切り刃部分２２１の基板面から高さ位置を調整する。すなわち、制御部１３は、クランプ機構２３０が切削工具２２０をクランプする状態とし、しかる後に、ヘッド２１０を１μｍだけ上昇させ、切削工具２２０の切り刃部分２２１を基板面からわずかに浮かせた状態とし、この状態のまま、ヘッドを２００μｍ程度、水平方向に送る。その結果、実施例１の場合と同様に、たとえば、突起２を基板面から１μｍ以下の高さまで切削できる。なお、ヘッド２１０を横方向に送る際に、硬度の高い突起２でも除去できるように、その切削方向やそれに直交する方向にオシレーションをかけることによって切削時の突起２に係る負荷を低減してもよい。
【００４４】
このように、本例の突起除去装置２０では、鉋のような切削方式であるため、バイトが１ｍｍ角と小さくて済むので、微細加工に適しており、突起２周囲の基板面まで傷つけるということがない。しかも、研磨テープや回転砥石を用いる場合と違って機構部分が簡単であるため、安価に構成できる。また、機構部分が簡単であるため、小型・軽量化を図ることができるとともに、その分だけ高精度な加工ができる。また、トラブルが発生しにくいので、メンテナンスが容易で、しかも、段取り時間も短縮できる。
【００４５】
さらに、切削工具２２０を用いたときには、切り刃部分２２１と基板面との接触部分に傷がつきやすいという問題があるが、本例では、切削工具２２０の重量バランスによって揺動可能にしてあるため、切り刃部分２２１は、基板面に対して微小な接触圧をもって触れるだけである。従って、切削工具２２０を用いた方式でありながら、切り刃部分２２１と基板面との接触部分に傷がつかない。
【００４６】
また、切削工具２２０の切り刃部分２２１を突起２の近くにまで接近させた後は、ヘッドを２００μｍ程度、横方向に送るだけであるため、高精度の送り機構が要らない。
【００４７】
なお、本例でも、切削工具２２０が揺動するときの摩擦抵抗を低減するという観点から、凹部２１１の内面と切削工具２２０との間に構成される隙間に空気流を供給してもよい。また、切削工具２２０の切り刃部分２２１と、基板面との接触圧をより小さくするという観点から、切削工具１２０の内部に空気流通路を形成し、この空気流通路通して切り刃部分２２１付近から基板面に向けて空気流を吹きつけてもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る突起除去装置では、切削工具の切り刃部分を基板面に向けて下ろすときにクランプ機構による固定を解除する一方、切削工具を揺動可能な状態で支持する微圧接触機構を有することを特徴とする。
【００４９】
従って、本発明によれば、切削工具を基板面から浮かせた状態で切削するので、基板面を損傷する従来の問題がなく、しかも、切削加工前に、基板に対する切削工具の精密なレベル調整ができ、このアクセス（ヘッドの降下）の際、切り刃部分が基板面に対して微小な接触圧をもって触れるだけなので、基板面を傷つける畏れがないなどの多くの効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】基板の突起除去装置の用途を示す説明図である。
【図２】基板の突起除去装置の全体構成を示す概略構成図である。
【図３】本発明の実施例１に係る突起除去装置の概略構成図である。
【図４】本発明の実施例２に係る突起除去装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１・・・液晶表示パネルのカラーフィルタ基板
２・・・突起
１０、２０・・・突起除去装置
１２・・・加工部
１３・・・制御部
１１０、２１０・・・ヘッド
１２０、２２０・・・切削工具
１２１、２２１・・・切り刃部分
１３０、２３０・・・クランプ機構
１５０、２５０・・・微圧接触機構
１１６・・・第１の空気流通路
１１７・・・第１の空気吹き出し口
１２３・・・第２の空気流通路
１２４・・・第２の空気吹き出し口
２５１・・・回転支軸[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a protrusion removing device for removing protrusions and foreign matters protruding from a substrate surface such as a color filter substrate for a liquid crystal display panel, and a protrusion removing device from a substrate surface using a cutting tool for the removal. It is about.
[0002]
[Prior art]
When manufacturing a substrate such as a color filter substrate in a liquid crystal display panel, as shown in FIG. 1, if there is an unnecessary protrusion 2 (or foreign matter) on the substrate 1, it does not meet the standard as a liquid crystal display panel, As a result, the production yield may be significantly reduced. Therefore, conventionally, in each manufacturing process of the liquid crystal display panel, the position of the protrusion 1 attached on the substrate 1 is detected by a predetermined inspection device, and the detected protrusion is removed by the removing device. Various devices for removing such protrusions are known. Basically, as shown in FIG. 2, a stage 11 for installing a substrate 1 and a substrate 1 on the stage 11 are provided. The control unit 13 drives the XY stage 14 based on the projection position coordinate information obtained by the inspection apparatus, and processes the processing unit 12 parallel to the substrate surface. The protrusions 2 are removed from the substrate 1 by the movement of. In this case, the processing unit 12 of the removing apparatus generally uses a method such as laser, end mill, or polishing.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, any of the conventional processing methods using a laser, an end mill, and a polishing method has the following problems.
[0004]
For example, in laser processing, in addition to the expensive equipment, the entire laser spot area is removed, and only small defects below the laser spot cannot be selectively repaired (the laser may affect other than the defect). There is). Moreover, it is practically impossible to make the unevenness accuracy at the location to be corrected 1 μm or less.
[0005]
In end milling, the height of the cutting tool from the color filter substrate surface is determined by an optical method, so that not only is the equipment expensive, but errors and relative errors in the optical measurement itself cannot be avoided. In addition, since there is an error in the horizontal accuracy of the rotating blade surface, the unevenness accuracy cannot be stably corrected to 2 μm or less, and it is completely impossible to achieve the accuracy of 1 μm or less required for protrusion removal. It is.
[0006]
Further, in the processing by polishing, particularly the method using the polishing tape, the mechanism portion is expensive and the substrate surface is rubbed with the polishing tape having a width of several millimeters pressed against the substrate 1, so that the portions other than the protrusions (Substrate surface) is also damaged. Therefore, it is necessary to control the height position of the polishing tape. Here, however, errors in the horizontal accuracy in the width direction of the polishing tape and errors in the optical measurement itself, similar to end milling, can be avoided. However, the accuracy of the irregularities cannot be stably corrected to 2 μm or less, and it is completely impossible to obtain an accuracy of 1 μm or less. In addition, the substrate 1 may be deeply scratched due to variations in the abrasive grain size. In addition, in this method of removing protrusions using the polishing tape, in view of the production efficiency, it takes too much work cost to polish high-hardness protrusions.
[0007]
Further, in the method using a rotating grindstone for polishing, the mechanism portion is expensive, and a considerable relative error cannot be avoided in controlling the height position of the rotating grindstone. In addition, there are problems such as clogging of the rotating grindstone.
[0008]
The present invention has been made based on the above circumstances, and its object is to provide an inexpensive mechanical structure on a substrate surface without damaging a substrate surface such as a color filter substrate for a liquid crystal display panel. It is an object of the present invention to provide an apparatus for removing protrusions from a substrate surface that can remove protrusions on the substrate surface with considerable accuracy.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention is a projection projecting on the base plate surface Te projection remover odor be removed by a cutting tool provided with a clamping mechanism for securing the switching cutting tool, during cutting, a head for moving the switching cutting tool along the substrate surface, Ru good to clamp mechanism, and a control means for switching a fixing and releasing of the switching cutting tool to f head, a clamp release state, the board surface the weight balance of the cutting tool when lowering the cutting edge portion of the switching cutting tool against the cutting edge portion of the cutting tool and swingably supported to drop toward the substrate surface, cutting edge portion of the cutting tool and possess a fine pressure contact mechanism to reduce the contact pressure between the board surface, and performs the hand upon cutting of the board surface, the fixation of the cutting tool to the head of the clamp mechanism.
[00 10 ]
Since the projection removing device configured in this way is a cutting method like a scissors, the cutting blade portion of the cutting tool is made small in accordance with the processing state of the substrate, for example, 1 mm square or less. It can be configured, is suitable for fine processing, and does not damage the substrate surface around the protrusion. Moreover, unlike the case of using an abrasive tape or a rotating grindstone, the mechanism portion is simple, so that it can be constructed at a low cost and can be reduced in size and weight. In addition, since trouble is unlikely to occur, maintenance is easy and the setup time can be shortened.
[00 11 ]
Furthermore, when a cutting tool is used, there is a problem that the contact portion between the cutting blade portion and the substrate surface is easily damaged, but in the present invention, the cutting tool is cut while being lifted from the substrate surface. In addition, it is possible to adjust the level of the cutting tool with respect to the substrate before cutting, and at the time of this access, the cutting blade only touches the substrate surface with a slight contact pressure, which may damage the substrate surface. There is no.
[00 12 ]
Incidentally, Te present invention smell, switching cutting tool, be provided with an airflow passageway blowing toward the supplied air flow to the switching rehabilitation portions near or RaHajime plate surface through its interior, the contact Sawa圧It is more effective in mitigating.
[00 13 ]
Further, as the embodiment of the present invention, f head is an operation of removing the projection while moving by about 200μm along the board surface as one cycle, that is configured to repeat said operating preferable. With this configuration, after the cutting blade portion of the cutting tool is brought close to the projection, the head is only sent about 200 μm parallel to the substrate surface, so a simple mechanism such as a piezoelectric vibrator can be used. It can be used for feeding operation and does not require a high-precision feeding mechanism.
[00 14 ]
The protrusion removal apparatus according to the present invention is particularly suitable for removing protrusions from the substrate surface of a color filter substrate for a liquid crystal display panel.
[00 15 ]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, since the protrusion removal apparatus of the substrate of this example has a part common to the conventional protrusion removal apparatus in terms of application and configuration, the common part will be described using FIG. 1 and FIG.
[00 16 ]
[Example 1]
FIG. 1 is an explanatory view showing the use of a substrate protrusion removing apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the overall structure of the substrate protrusion removing apparatus.
[00 17 ]
In FIG. 1, when the liquid crystal display panel is manufactured, if the protrusion 2 is present on the color filter substrate 1, it becomes a defective product, and the production yield of the liquid crystal display panel is remarkably reduced. Such protrusions 2 are usually several μm to about 10 μm in height and several tens of μm to about 100 μm in size. Therefore, in the manufacturing process of the liquid crystal display panel, the protrusion 2 attached on the color filter substrate 1 is detected by a predetermined inspection device, and based on the inspection result, the protrusion 2 on the substrate has a height of about 2 μm or less. Preferably, it is necessary to cut to a height of 1 μm or less.
[00 18 ]
In order to remove such protrusions, the protrusion removing apparatus 10 of this example includes a stage 11 for installing the color filter substrate 1 and a protrusion 2 from the color filter substrate 1 on the stage 11 as shown in FIG. Since the processing unit 12 is on the XY stage 14, the control unit 13 controls the XY stage 14 based on the projection position coordinate information obtained by the inspection apparatus. The processing unit 12 is driven to move along the substrate surface of the color filter substrate 1. Further, the surface of the color filter substrate 1 can be observed by the monitor unit 15 including a microscope while the protrusions 2 are removed by the processing unit 12.
[00 19 ]
In the projection removing apparatus 10 configured as described above, in this example, as shown in FIG. 3A, the processing unit 12 uses a cutting tool 120 of about 1 mm square supported by the head 110. Here, in view of the average size of the projection to be cut, the cutting tool 120 sets the curvature R of the cutting edge of the cutting edge portion 121 to about 0.5 μm for the purpose of making the cutting resistance as small as possible. The blade tip is made of a material such as super hard diamond. For this reason, high-precision cutting and high-hardness cutting are possible.
[00 20 ]
A large cylindrical recess 111 is formed on the upper side of the head 110, and a cap 112 is screwed and fixed to the upper end thereof. Through-holes 113 and 114 are formed in the cap 112 and the head 110, respectively, and the rod-shaped cutting tool 120 directs the cutting edge portion 121 toward the color filter substrate 1 through the through-holes 113 and 114. Is slidably inserted. In this embodiment, a disc 122 is attached in the middle of the cutting tool 120, and this disc 122 is slidably positioned in the recess 111 of the head 110.
[00 21 ]
The head 110 has a built-in clamp mechanism 130 for the cutting tool 120. The clamp mechanism 130 includes a hydraulic cylinder mechanism 131 for performing a clamping (fixing) operation and an unramping (release) operation when the piston moves forward and backward. The cutting tool 120 can be fixed at the output end 133 of the piston 132. However, in the state shown in FIG. 3A, the clamp mechanism 130 keeps the cutting tool 120 in an unclamped state. In this state, the cutting tool 120 can slide between the cap 112 and the head 110, and the disk 122 can also slide with the head 110. Therefore, the cutting tool 120 is completely lifted from the head 110 in the vertical direction. Note that a differential transformer 140 is configured for the upper end portion of the cutting tool 120, and the vertical position of the cutting tool 120 is detected by an electrical change, so that the height position of the cutting tool 120 relative to the head 110 is detected. It can be done.
[00 22 ]
For the cutting tool 120, a micro-pressure contact mechanism 150 shown below is configured. That is, a first air flow passage 116 is formed in the head 110 from the upper end surface 115 to the first air outlet 117 on the bottom surface of the recess 111, and the first air flow passage 116 is passed through the head 110. The air supplied from the outside is supplied toward the lower surface of the disk. In addition, as shown in FIG. 3B, such an air outlet 117 is opened at four locations toward the cutting tool 120. Further, the cutting tool 120 is formed with a second air flow passage 123 penetrating the inside thereof from the upper end side to the lower end side, and the second air flow passage 123 is formed on the lower surface of the cutting tool 120 (the cutting blade portion 121). the second air outlet 124 which opens near), that have to be able to supply air from the outside.
[00 23 ]
With the configuration of the processing section 12 configured as described above, defects such as the protrusions 2 and foreign matters on the color filter substrate 1 can be removed as described below.
[00 24 ]
First, the control unit 13 shown in FIG. 2 drives and controls the XY stage 14 based on the projection position coordinate information obtained by the inspection apparatus, and the processing unit 12 is required on the substrate surface of the color filter substrate 1. Horizontally move to a position close to the position where the protrusion 2 is located.
[00 25 ]
Next, the head 12 is lowered by an elevating mechanism (not shown) until the cutting edge portion 121 swings on the substrate surface of the color filter substrate 1.
[00 26 ]
At this time, the clamping mechanism 130 is in en clamp state with respect to the cutting tool 120 in accordance with an instruction of the control unit 13, instead, for the first air passage 116, outside air flow Pressure air is supplied from the outside of the head 110 by a supply source (not shown). Therefore, the air flow supplied to the first air flow passage 116 is blown out from the first air blowing port 117 toward the lower surface of the disc 122 of the cutting tool 120, and the blown air flow is cut into the cutting tool 120. Is pushed upward against its own weight. Here, the air pressure blown out from the first air outlet 117 is set to a size corresponding to the weight of the cutting tool 120, and thus acts as an air cushion. Even when 120 cutting blade portions 121 come into contact with the substrate surface of the color filter substrate 1, they are only in contact with a slight pressure.
[00 27 ]
Further, when the head 120 is lowered, a predetermined amount of airflow is also supplied to the second airflow passage 123 at the same time, and the airflow is blown out from the second air outlet 124. Therefore, the cutting blade portion 121 of the cutting tool 120 only contacts the substrate surface on the color filter substrate 1 with a slight pressure, and the frictional resistance is small.
[00 28 ]
Such a mechanism is the fine pressure contact mechanism 150 according to the present invention.
[00 29 ]
Next, based on this state, the height position of the cutting blade portion 121 from the substrate surface is adjusted. That is, pressure oil is supplied to the hydraulic cylinder mechanism 131 in accordance with a command from the control unit 13, and the cutting tool 120 is clamped by the clamp mechanism 130. Thereafter, the head 110 is raised by, for example, 1 μm, and the cutting blade The portion 121 is slightly lifted from the substrate surface. Then, with this as the lower limit, it is raised to the height of the evidence (the maximum height of the projection assumed), and in this state, when the head is fed along the substrate surface by about 200 μm, the cutting tool 120 is cut. The blade portion 121 cuts the protrusion 2 while acting as a stylus for the protrusion. The feed in the height direction of the cutting is set to 2 μm, for example, as is well known in a general cutting machine (shaper) or the like. By repeating this, for example, it is possible to cut from the substrate surface to a height of 2 μm or less (of course, if the projection is soft, the cutting of the projection can be completed with a single feed). . Thereafter, access for removing each protrusion is repeated, and the above operation is set as one cycle, and the protrusion is cut and removed by the same operation. In addition, when the dimension that floats from a state in which the cutting blade portion 121 is in contact with the substrate surface with a slight pressure (reference state) is set to 0.5 μm or less, the protrusion 2 is 1 μm by the cutting blade portion 121 of the cutting tool 120. It is cut down to the following height. Also, if the protrusion is made of a material having high hardness, when the head 110 is fed in the horizontal direction, the cutting edge portion at the time of one cutting is obtained by oscillating in the cutting direction or a direction perpendicular thereto. The load on 121 may be reduced.
[00 30 ]
In these operations, a separate lifting mechanism may be used to lift and lower the cutting tool 120, but by adjusting the air pressure blown from the first air blowing port 117, the cutting tool 120 itself is moved. You may utilize as a raising / lowering mechanism, and in this case, there exists an advantage that a mechanism part only needs a simple structure by that much.
[00 31 ]
Thus, in the protrusion removal apparatus 10 according to the present invention, since it is a cutting method such as a scissors, for example, a cutting tool (cutting tool) can make its tip portion as small as 1 mm square, which is suitable for fine processing, The substrate surface around the protrusion 2 is not damaged. In addition, unlike the case of using an abrasive tape or a rotating grindstone, the mechanism portion is simple and can be constructed at low cost. In addition, since the mechanism portion is simple, it is possible to reduce the size and weight, and to perform machining with high accuracy accordingly. In addition, since trouble is unlikely to occur, maintenance is easy and the setup time can be shortened.
[00 32 ]
Furthermore, when the cutting tool 120 is used, there is a problem that the contact portion between the cutting blade portion 121 and the substrate surface is easily damaged. In this example, when the cutting tool 120 is lowered, the cutting tool 120 is used as a head. 110 can be moved up and down with respect to 110 and is floating from the head. Therefore, by adjusting the balance between the weight of the cutting tool 120 and the air pressure to push up the cutting tool 120, the cutting blade portion 121 is formed on the substrate. Since the surface is merely touched with a minute contact pressure, the contact portion between the cutting blade portion 121 and the substrate surface is not damaged even though the cutting tool 120 is used.
[00 33 ]
Further, after the cutting blade portion 121 of the cutting tool 120 is brought close to the protrusion 2, the head 110 is only fed in the horizontal direction by about 200 μm for cutting, so that a highly accurate feeding mechanism is not required. .
[00 34 ]
[Example 2]
As shown in FIG. 2, the projection removing apparatus of this example also basically has a stage 11 for installing the color filter substrate 1 and a projection 2 for removing the projection 2 from the color filter substrate 1 on the stage 11. Since the processing unit 12 is on the XY stage 14, the control unit 13 drives the XY stage 14 based on the projection position coordinate information obtained by the inspection apparatus to process the processing unit 12. The part 12 is moved along the substrate surface of the color filter substrate 1. Further, the surface of the color filter substrate 1 can be observed by the monitor unit 15 including a microscope while the protrusions 2 are removed by the processing unit 12.
[00 35 ]
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the protrusion removal device of this example.
[00 36 ]
As shown in FIGS. 4A and 4B, also in the protrusion removing device 20 of the present invention, the processing unit 12 uses, for example, a cutting tool 220 of about 1 mm square supported by the head 210. . Here, for the purpose of reducing cutting resistance, the cutting tool 220 has a cutting edge portion 221 with a curvature R of the cutting edge reduced to about 0.5 μm, and the cutting edge is made of carbide diamond. For this reason, high-precision cutting and cutting with high hardness are possible. The cutting tool 220 is held by the head 210 so as to be able to swing up and down via a rotation support shaft 251 supported by a pivot hole 213 formed in the head with a weight balance that hangs the cutting blade portion 221 downward. A contact mechanism 250 is configured.
[00 37 ]
The head 210 has a cylindrical recess 211 formed in the head 210 and is cut into a state where the cutting tool 220 is pressed against the inner surface of the recess 211 (clamped state) and a state where it is released (unclamped state). There is an alternative clamping mechanism 230. The clamp mechanism 230 includes a clamp piece 231 made of a material having a small frictional resistance, which is inserted into a hole 212 formed in a lateral direction with respect to the head 211 below the concave portion 211. The piece 231 has a hole into which the cutting tool 220 is loosely inserted, and based on a command from the control unit 13, by moving laterally in the hole 212, the cutting tool 220 is fixed to the head. Press against the inner wall of the recess 211 as shown in FIG. Moreover, by moving backward, the cutting tool 220 is separated and the clamp is released.
[00 38 ]
In this embodiment, the cutting tool 220 comes into contact with the substrate surface by the function of the fine pressure adjusting mechanism 250 when the head 210 is lowered. At this time, the clamp of the clamping mechanism is released, and therefore the cutting tool 220 can swing around the rotation support shaft 251 and the tip side (the cutting blade portion 221 side) is slightly heavy. Due to the weight balance, the cutting blade portion 221 tends to be lowered as shown by a solid line in FIG. However, the tool pressing piece 260 is disposed on the base end side of the cutting tool 220, and the tool pressing piece 260 can support the base end of the cutting tool 220 from above. In addition, since the tool pressing piece 260 can move up and down, when moving in the horizontal direction for cutting, as long as the tool pressing piece 260 is in the lowered state, a one-dot chain line in FIG. As can be seen, the cutting blade portion 221 can be held in the raised posture.
[00 39 ]
In the processing section 12 configured as described above, defects such as the protrusions 2 and foreign matters on the color filter substrate 1 are removed as described below.
[00 40 ]
First, the control unit 13 shown in FIG. 2 drives and controls the XY stage 14 based on the projection position coordinate information obtained by the inspection apparatus, and this processing unit 12 is projected on the substrate surface of the color filter substrate 1. 2 is moved close to a certain position.
[00 41 ]
Then, until the cutting edge portion 221 is touching the substrate surface of the color filter substrate 1 is lowered by the head 12 lifting mechanism (not shown.).
[00 42 ]
At this time, the clamping mechanism 230 is in the en clamp state with respect to the cutting tool 220 in accordance with an instruction of the control unit 13, moreover, the tool holding piece 260 is increased. For this reason, since the cutting tool 120 can swing about the rotation support shaft 251 as a rotation center, a cushion is formed in the cutting tool 120. Accordingly, the cutting edge portion 221 of the cutting tool 220 only contacts the substrate surface on the color filter substrate 1 with a slight pressure. Therefore, even if there is an error in the lowering of the head 210, there is no possibility that the cutting blade portion 221 damages the substrate surface.
[00 43 ]
Next, with this state as a reference, the height position is adjusted from the substrate surface of the cutting blade portion 221. That is, the controller 13 causes the clamping mechanism 230 to clamp the cutting tool 220, and then raises the head 210 by 1 μm so that the cutting blade portion 221 of the cutting tool 220 is slightly lifted from the substrate surface. In this state, the head is fed in the horizontal direction by about 200 μm. As a result, as in the case of the actual Example 1, for example, the projections 2 can cut from the substrate surface to a height of less than 1 [mu] m. When the head 210 is fed in the lateral direction, the load on the projection 2 during cutting is reduced by oscillating in the cutting direction or a direction perpendicular thereto so that even the projection 2 having high hardness can be removed. Also good.
[00 44 ]
As described above, the protrusion removing device 20 of this example is a cutting method like a ridge, so that the cutting tool can be as small as 1 mm square, which is suitable for fine processing and damages the substrate surface around the protrusion 2. There is no. In addition, unlike the case of using an abrasive tape or a rotating grindstone, the mechanism portion is simple, so that it can be constructed at low cost. In addition, since the mechanism portion is simple, it is possible to reduce the size and weight, and to perform machining with high accuracy accordingly. In addition, since trouble is unlikely to occur, maintenance is easy and the setup time can be shortened.
[00 45 ]
Further, when the cutting tool 220 is used, there is a problem that the contact portion between the cutting blade portion 221 and the substrate surface is easily damaged, but in this example, the cutting tool 220 can be swung by the weight balance. The cutting blade portion 221 only touches the substrate surface with a minute contact pressure. Accordingly, the contact portion between the cutting blade portion 221 and the substrate surface is not damaged even though the cutting tool 220 is used.
[00 46 ]
Further, after the cutting blade portion 221 of the cutting tool 220 is brought close to the protrusion 2, the head is only fed in the lateral direction by about 200 μm, so that a highly accurate feeding mechanism is not required.
[00 47 ]
In this example as well, an air flow may be supplied to the gap formed between the inner surface of the recess 211 and the cutting tool 220 from the viewpoint of reducing the frictional resistance when the cutting tool 220 swings. Further, from the viewpoint of reducing the contact pressure between the cutting blade portion 221 of the cutting tool 220 and the substrate surface, an air flow passage is formed inside the cutting tool 120, and the vicinity of the cutting blade portion 221 passes through this air flow passage. An air flow may be blown toward the substrate surface.
[00 48 ]
【The invention's effect】
As described above, in the projection removing apparatus according to the present onset bright, while releasing the fixing by the clamp mechanism when lowering the cutting edge portion of the cutting tool toward the substrate surface, it supports the cutting tool in a swingable state It is characterized by having a micro-pressure contact mechanism.
[00 49 ]
Therefore, according to the present invention, since the cutting tool is cut in a state of being lifted from the substrate surface, there is no conventional problem of damaging the substrate surface. In this access (head descent), the cutting blade portion only touches the substrate surface with a minute contact pressure, and thus has many effects such as no damage to the substrate surface.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing an application of a substrate protrusion removing device.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an overall configuration of a substrate protrusion removing apparatus.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a protrusion removing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a protrusion removing device according to Embodiment 2 of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Color filter substrate 2 of liquid crystal display panel 2 ... Projection 10, 20 ... Projection removal apparatus 12 ... Processing part 13 ... Control part 110, 210 ... Head 120, 220 ... Cutting tools 121, 221... Cutting blade portions 130, 230... Clamp mechanism 150, 250... Fine pressure contact mechanism 116... First air flow passage 117. ... Second air flow passage 124 ... Second air outlet 251 ... Rotating spindle

Claims

In the protrusion removal device that removes the protrusion protruding on the substrate surface with a cutting tool,
Co When provided with a clamping mechanism for fixing the cutting tool, when switching cutting includes a head for moving the cutting tool along the substrate surface,
Control means for switching between fixing and releasing the cutting tool to the head by the clamp mechanism;
When the cutting blade portion of the cutting tool is lowered with respect to the substrate surface in the clamp released state, the cutting blade portion of the cutting tool swings so as to drop toward the substrate surface due to the weight balance of the cutting tool. A fine pressure contact mechanism that supports and reduces the contact pressure between the cutting blade portion of the cutting tool and the substrate surface;
An apparatus for removing protrusions from a substrate surface, wherein the cutting tool is fixed to the head by the clamp mechanism when the substrate surface is cut.

2. The protrusion from the substrate surface according to claim 1, wherein the cutting tool includes an air flow passage that blows the supplied air flow from the vicinity of the cutting blade portion toward the substrate surface through the inside thereof. Removal device.

3. The substrate according to claim 1, wherein the head is configured to repeat the operation with an operation of removing the protrusion while moving about 200 μm along the substrate surface as one cycle. 4. Device for removing protrusions from the surface.