JP4465690B2 - 基板の垂直保持装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板の垂直保持装置に係り、特に、液晶基板等の製造時に液晶基板の材料である大型ガラス基板のような薄板の平面精度又は形状を測定するために当該薄板を垂直に保持するための装置に関する。

液晶基板等の大型薄板において、その平面精度を測定するような場合、従来、例えば
特許文献１に開示されているように、測定するガラス基板を水平に置いて、自重の影響を無くす工夫がされている。この従来技術においては、ガラス基板の下方から、該ガラス基板の単位面積あたりの重量に等しい空気圧力を付与して、ガラス基板を水平に保持しようというものであるが、装置が大掛かりとなり、制御が面倒であり且つ高価となる等、デメリットが多かった。そこで、この被測定物であるガラス基板を今度は垂直に保持して自重の影響を少なくしようとする考え方が提案されている。

例えば公知の装置として、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように被測定物であるガラス基板１００を垂直に配置し、該ガラス基板の上下３箇所をＶ溝で保持するように構成した保持手段を有する装置がある。このような保持装置では、保持部が基板の端部分で、測定範囲に影響なく保持できるが、例えばセッティングする際、上部の保持部分３４’と下部の２箇所の保持部分２２’、２３’とで位置合わせ上ある程度誤差が出る。従って、基板をセッティングすると、その後に垂直に且つ位置合わせをするため、アライメント作業が行われる。この方式においては、このアライメント作業をすることによって、Ｖ溝保持部分を図４（Ｂ）における矢印方向へ移動させて位置調整作業をするが、この時、端部をＶ溝で保持しているため、図４（Ａ）に示すように各保持部にゆがみが生じてしまうものであった。このゆがみが生じてしまうと正確な測定が不可能になるだけでなく、ゆがみにより、被測定物であるガラス基板などの表面を垂直に安定して保持することができなくなる。

特開平９−１２６７４５号公報

従って、従来の技術では、Ｖ溝保持部分を図４（Ｂ）における矢印方向へ移動させてアライメント作業（位置調整作業）をする際、端部をＶ溝で保持しているため、図４（Ａ）に示すように各保持部にゆがみが生じてしまうものであった。このゆがみが生じてしまうと正確な測定が不可能になるだけでなく、ゆがみにより、被測定物であるガラス基板などの表面を垂直に安定して保持することができなくなる。本発明はこのような従来の問題点に鑑み、アライメント作業によっても被測定物にゆがみを生じ難い保持装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の基板の垂直保持装置は、方形の基板の平面精度又は形状を測定するために前記基板を垂直に保持する基板測定用垂直保持装置であって、第１平坦面を有し、前記第１平坦面と前記基板の下端面とが当接するように前記基板が載置される一対の第１保持部材と、第２平坦面を有し、前記一対の第１保持部材の前記第１平坦面上に載置された前記基板の上端面を前記第２平坦面で押さえて前記基板を垂直保持する第２保持部材と、前記第２保持部材を上下方向に移動させて、前記第２保持部材の前記基板に対する押さえ力を調節する調節手段とを備え、前記基板は、前記一対の第１保持部材及び前記第２保持部材によって３点支持されることを特徴とする。
これによりガラス基板などが保持材平面を滑って変位するので、アラインメントの際、保持部材から、基板面に垂直な成分を有する応力がかからず、ひねりなどの歪を生じることなく、調整可能となる。前記調節手段は、前記基板の上端面に当接している第２保持部材を垂直方向（上下方向）に調節して、付勢若しくは押圧可能な手段であって特に限定する必要はないが、応力調節用のねじを備えたバネ、圧力調整手段を備えた油圧シリンダ、空気圧シリンダなどが挙げられる。
上記基板の垂直保持装置は、前記一対の第１保持部材と前記第２保持部材とが前記基板を垂直保持した状態で、前記一対の第１保持部材のそれぞれを、前記基板のなす平面に直交する方向に移動させる移動手段をさらに備えることが好ましい。
また上記基板の垂直保持装置は、前記一対の第１保持部材の少なくとも一方を移動させて、前記一対の第１保持部材の間隔を調整する間隔調整手段をさらに備えていることが好ましい。

本発明の基板の垂直保持装置は、このようにして前記被保持部位の端面を前記保持部材平面に沿って滑り移動させることにより、前記方形の薄板の位置若しくは姿勢を調整可能にした。

更に、本発明の基板の垂直保持装置は、前記第１平坦面および前記第２平坦面の少なくとも一方が低摩擦係数の部材で構成されていることを特徴とする。具体的には、研磨された金属面、平滑なプラスチックスでコート又はクラッドされた面が好ましい。プラスチックスの材質は適切な摩擦係数や耐磨耗性によって選ばれるのが好ましく、高分子化学構造はとくに問題ではない。

更に、本発明の基板の垂直保持装置は、前記保持部材平面部（第１平坦面および第２平坦面）の前記端面との接触面積を調節して、平面方向の摩擦力を調節したことを特徴とする。前記圧力の大きさのほかに接触面積をファクタとして調節が可能で、より微細な調節が可能となる。

更に、本発明の基板の垂直保持装置は、前記保持部材（第１保持部材および第２保持部材）が前記保持部材平面（第１平坦面および第２平坦面）に垂直な回転軸の回りに回転自在としたことを特徴とする。

更に、本発明の基板の垂直保持装置は、前記一対の第１保持部材および前記第２保持部材が、前記第１平坦面および前記第２平坦面の両側に前記基板に沿って配置される凸部を有することを特徴とする。

更に、本発明の基板の垂直保持装置は、前記基板が大型ガラス基板であることを特徴とする。特に、大型の液晶ディスプレイ用のガラス基板に対応可能である。

以上説明したように、本発明の効果は、以下のようにまとめることができる。
１． 方形薄板を簡単な構成で精度よく垂直保持が可能である。
２． 歪のかかり易い薄板の垂直保持位置若しくは姿勢を、歪をかけることなく調節可能とした。
３． 薄板の形状が大型化しても精度よく垂直保持が達成できる。

本発明による保持装置を組み込んだガラス基板測定装置を示す概観図である。 本発明の保持部材の機能を説明する概念図であり、（Ａ）はその正面状態、（Ｂ）は（Ａ）の側面図である。 本願発明装置に用いる保持部材の各種例の斜視図である。 従来の保持部材の機能を説明する概念図であり、（Ａ）はその正面状態、（Ｂ）はＡの側面図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１に示すガラス基板測定装置は、基台（ベース）上に設けられた基板保持機構と測定機構とを有しており、概略を説明する。
基板保持機構は、ベース１０上の略中央部に下部保持部２０が構成されており、下部保持部本体２１が載置されており、その中央に間隔をおいて保持部材２２，２３が配置され、且つその下部でねじ軸２４と連結されている。しかも両保持部材２２，２３の中間位置にてねじ軸２４のねじが逆ねじに形成されており、ねじ軸２４を回転させることで、保持部材２２，２３は近づく方向或いは遠ざかる方向へ移動可能になっている。一方上部保持部３０が、該下部保持部２０の長手方向中央部に位置するベース１０上へ柱状保持部本体３１に構成されており、この本体３１内に内蔵したねじ送り機構３２に連結されたスライド部３３の下部に、上部保持部３４が装着されている。この上部保持部３４は上下動のみ自在で、下部保持部２０は横方向に両者間隔の調整が可能になっている。

一方、測定機構は、該ベース１０上両端側に垂直に配置されたエアスライド４１，５１とねじ送り機構４２，５２からなる上下動手段４０、５０と、この２つの上下動手段のエアスライド機構４１，５１のスライド部に連結され、橋状の測定駆動手段６０とを有している。この測定駆動手段６０は、リニアモータ６１により横方向へ移動自在に構成され、そのスライド部材６２の下部両側に測定部７０が装着されている。
この測定部７０は測定する際、ガラス基板の両側に位置され、非接触で両側の形状測定が可能になっている。また、この測定機構においては、前記上下動手段４０，５０のねじ送り機構４２，５２はさらにベース１０上に設けたねじ送り機構５３を介してモータ等の駆動手段５４へ連結されており、この駆動手段の駆動により、２つの上下手段４０，５０は同期して移動することになる。

次に基板保持機構において、保持部材２２，２３，３４の詳細を説明する。図３に示すのはその１例で、上面形状を長丸状に形成した例で、図３（Ａ）は基盤との接触面を上面全体としたもの、図３（Ｂ）は中央部分のみに接触面を形成したもの、図３（Ｃ）はアライメント作業時の動きによって基板が保持部から落下しないように防止段部ａを上面両側に設けても良い。このような基板保持機構においては、先ず下部保持部材２２，２３の間隔を、測定する基板の大きさに応じて所定間隔に設定し、且つ同様に上部保持部材３４を測定する基板の大きさに応じて下降或いは上昇させて、基板１００（図１、図２参照）を略垂直に取り付ける。続いてアライメント作業を行う。

アライメントの取りかたは、図２において、例えば上部保持部材３４側を固定しておき、下部保持部材２２，２３側を調整（図で前後方向に微少に移動させ、配置したセンサーにて垂直面を出す）することにより行なわれる。この時、ガラス基板と各保持部材とは平面で接触しているので、調整の動きに対して、上下からの押え力に対して抵抗力（摩擦力）を持って滑りを生じながら微少移動する。
この時の抵抗力即ち摩擦力は基板自体の自重と上下方向の押え力であり、無理な力が加わらないように設定することで、ガラス基板へゆがみを発生することを抑えられる。特に、図３に示したように、当接する平面の接触面積を加減することでも摩擦力を調整できる。また、調節移動させる側の保持部材を回転できるようにすることで、アライメント作業時の動きによる摩擦発生をより少なく出来る（図３（Ｄ））。

図示していないが、このアライメント作業時の保持部材の駆動機構は手動操作も可能であるが、モータ駆動により動作させることで、作業能率を向上できる。
なお、薄板を垂直保持する場合、上部保持部材側を下降させて、上下保持部材の各平面が接触してから更に下降させて、圧力（予圧）保持させることにより確実性が高まるものである。この圧力は小さくて良い。

本発明の装置により、液晶ディスプレイ用ガラス基板のような方形の薄板を、簡単な機構で精度よく垂直保持することができるようになる。しかも、垂直保持姿勢や位置を薄板に歪がかかることなく調節可能なため、薄板の測定や液晶ディスプレイの製造工程などで使用することが可能で、半導体産業、その他電子電機・産業における、精巧な材料品質を要求される製造部門、検査部門で利用され、高度な製品の製造に寄与することができる。

１０ ベース
２０ 下部保持部
２１ 下部保持部本体
２２ 保持部材
２３ 保持部材
２４ ねじ軸
３０ 上部保持部
３１ 保持部本体
３２ ねじ送り機構
３３ スライド部
３４ 上部保持部材
４０ 上下動手段
４１ エアスライド（機構）
４２ ねじ送り（機構）
５０ 上下動手段
５１ エアスライド（機構）
５２ ねじ送り（機構）
５３ ねじ送り機構
５４ 駆動手段（モータ）
６０ 測定駆動手段
６１ リニアモータ
６２ スライド部材
１００ 薄板（基板）
２２′ 従来の保持部材
２３′ 従来の保持部材
３４′ 従来の保持部材

Claims (6)

1. 方形の基板の平面精度又は形状を測定するために前記基板を垂直に保持する基板測定用垂直保持装置であって、
   第１平坦面を有し、前記第１平坦面と前記基板の下端面とが当接するように前記基板が載置される一対の第１保持部材と、
   第２平坦面を有し、前記一対の第１保持部材の前記第１平坦面上に載置された前記基板の上端面を前記第２平坦面で押さえて前記基板を垂直保持する第２保持部材と、
   前記第２保持部材を上下方向に移動させて、前記第２保持部材の前記基板に対する押さえ力を調節する調節手段とを備え、
   前記基板は、前記一対の第１保持部材及び前記第２保持部材によって３点支持されることを特徴とする基板測定用垂直保持装置。
2. 前記一対の第１保持部材と前記第２保持部材とが前記基板を垂直保持した状態で、前記一対の第１保持部材のそれぞれを、前記基板のなす平面に直交する方向に移動させる移動手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の基板測定用垂直保持装置。
3. 前記一対の第１保持部材および前記第２保持部材が、前記第１平坦面および前記第２平坦面の両側に前記基板に沿って配置される凸部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の基板測定用垂直保持装置。
4. 前記一対の第１保持部材の少なくとも一方を移動させて、前記一対の第１保持部材の間隔を調整する間隔調整手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板測定用垂直保持装置。
5. 前記第１平坦面および前記第２平坦面の少なくとも一方の表面は、研磨された金属又はプラスチックで形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板測定用垂直保持装置。
6. 方形の基板を垂直に保持する垂直保持装置であって、
   第１平坦面を有し、前記第１平坦面と前記基板の下端面とが当接するように前記基板が載置される一対の第１保持部材と、
   第２平坦面を有し、前記一対の第１保持部材の前記第１平坦面上に載置された前記基板の上端面を前記第２平坦面で押さえて前記基板を垂直保持する第２保持部材と、
   前記第２保持部材を上下方向に移動させて、前記第２保持部材の前記基板に対する押さえ力を調節する調節手段と、
   前記一対の第１保持部材と前記第２保持部材とが前記基板を垂直保持した状態で、前記一対の第１保持部材のそれぞれを、前記基板のなす平面に直交する方向に移動させる移動手段とを備えることを特徴とする基板の垂直保持装置。

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