JP4719124B2 - 基板の位置決め方法、基板の位置決め装置、搬送装置及びプロセス装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板の位置決め方法、基板の位置決め装置、搬送装置及びプロセス装置に関する。

有機ＥＬ（エレクトロ・ルミネセンス）ディスプレイパネルを製造する際には、矩形状のガラス基板の下面を蒸着面とすると共に、ガラス基板の下面側から蒸着材料の蒸気を供給して、蒸着面への蒸着プロセスを行っている。

このような蒸着プロセスにおいては、蒸着面への不純物の付着を防止するため、ガラス基板を支持、搬送する際、ガラス基板の上面か、若しくは、ガラス基板の下面の周辺部の僅かな部分、つまり、蒸着が行われない僅かな部分しか、接触が許されておらず、その部分のみを支持、保持することになる。従って、例えば、ガラス基板の下面の周辺部を支持、保持して搬送する場合、ガラス基板の位置決めを精度よく行って、支持又は搬送を行うことが重要となる。

特許３０１９０９５号公報 特開２００５−１９３３０３号公報 特開平６−３３５８５１号公報

ガラス基板を位置決めする手段としては、例えば、パルス制御モータの回転角（パルスエンコーダによる回転角）を用いて、ガラス基板の位置決めを行ったり（特許文献１）、ガラス基板の両端の位置検出をしながら、ガラス基板の位置決めを行ったり（特許文献２）、リファレンスピンの位置検出を行うことにより、ガラス基板の位置決めを行ったり（特許文献３）するものが開示されている。

上述したような位置決め手段を用いる際にも、ガラス基板を支持しておく必要があり、ガラス基板を支持する部分は、上記場合と同様に、ガラス基板の下面の周辺部に限られてしまい、ガラス基板の下面の周辺部を複数の支持ピン等で支持することになる。

ところが、ガラス基板の下面の周辺部を複数の支持ピンで支持する場合、ガラス基板の自重によりガラス基板自体が撓み、そのことにより、実際のガラス基板の位置（例えば、中心位置や端部位置等）が、位置決めの基準となる位置からずれる場合がある。このような場合、上述した位置決め手段を用いて、ガラス基板の一辺を所定位置まで押して位置決めをしようとしても、押した量に対して、ガラス基板自体が変形に逃げる可能性があり、押された一辺の対辺が所定位置まで移動するとは限らなかった。

このように、従来の位置決め手段は、ガラス基板自体の撓みや変形まで十分に考慮されておらず、位置精度が十分なものではなかった。特に、ガラス基板の大きさが大きくなってきている近年においては、位置精度が更に悪くなるおそれもあり、場合によっては、ガラス基板の搬送が正しく行えなかったり、位置精度の悪さのためプロセスに悪い影響を与えたりするおそれもあった。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、ガラス基板自体の撓みや変形を考慮して、位置精度を向上させた基板の位置決め方法、基板の位置決め装置、搬送装置及びプロセス装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係る基板の位置決め方法は、
矩形状のガラス基板を支持する際に、プロセスの対象領域でない該ガラス基板の周辺部を複数の支持ピンで下方から支持し、
前記ガラス基板の隣り合う２つの側端部に対向して、前記ガラス基板の基準位置となる２つの基準部材を配置し、
前記２つの側端部の反対側となる他方側の２つの側端部に対向して設けられた２つの押付部材を用いて、前記他方側の２つの側端部を押し付けると共に、前記他方側の２つの側端部を押し付ける前記押付部材の荷重又はトルクの経時変化を測定し、
前記押付部材が前記ガラス基板の最大静止摩擦力に等しい荷重又はトルクを前記ガラス基板側に付与した後、前記ガラス基板が前記基準部材に押し当てられて、前記ガラス基板に付与する前記押付部材の荷重又はトルクが前記ガラス基板の動摩擦力より大きくなった時点をもって、前記ガラス基板の位置決めが完了したと判断することを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係る基板の位置決め方法は、
上記第１の発明に記載の基板の位置決め方法において、
前記基準部材、前記押付部材として、前記ガラス基板の側端部と同等の長さの平板状のものか、若しくは、前記ガラス基板の側端部と同等の長さのものに、前記ガラス基板の側端部に接触する少なくとも２つのピンを設けたものを用いることを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係る基板の位置決め方法は、
上記第１、第２の発明に記載の基板の位置決め方法において、
前記ガラス基板の対向する１対の辺の中央に各々少なくとも１つの第１支持ピンを配置すると共に、前記ガラス基板の他の対向する１対の辺に各々少なくとも２つの第２支持ピンを配置して、前記複数の支持ピンを少なくとも合計６つ以上の支持ピンから構成し、
前記第１支持ピン及び前記第２支持ピンを、前記ガラス基板の４角を避けて、前記ガラス基板の周辺部に配置することを特徴とする。

上記課題を解決する第４の発明に係る基板の位置決め装置は、
矩形状のガラス基板を支持する際に、プロセスの対象領域でない該ガラス基板の周辺部を下方から支持する複数の支持ピンと、
前記ガラス基板の隣り合う２つの側端部に対向して設けられ、前記ガラス基板の基準位置となる２つの基準部材と、
前記２つの側端部の反対側となる他方側の２つの側端部に対向して設けられ、前記他方側の２つの側端部に押し付けられる２つの押付部材と、
前記２つの押付部材を前記２つの基準部材の方へ各々駆動させる２つの駆動手段と、
前記他方側の２つの側端部に押し付ける前記押付部材の荷重又はトルクの経時変化を測定する測定手段と、
前記測定手段の測定に基づいて、前記駆動手段を制御して、前記ガラス基板の位置決め状態を判断する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記押付部材が前記ガラス基板の最大静止摩擦力に等しい荷重又はトルクを前記ガラス基板側に付与した後、前記ガラス基板が前記基準部材に押し当てられて、前記ガラス基板に付与する前記押付部材の荷重又はトルクが前記ガラス基板の動摩擦力より大きくなった時点をもって、前記ガラス基板の位置決めが完了したと判断することを特徴とする。

上記課題を解決する第５の発明に係る基板の位置決め装置は、
上記第４の発明に記載の基板の位置決め装置において、
前記基準部材、前記押付部材を、前記ガラス基板の側端部と同等の長さの平板状のものとするか、若しくは、前記ガラス基板の側端部と同等の長さのものに、前記ガラス基板の側端部に接触する少なくとも２つのピンを設けたものとすることを特徴とする。

上記課題を解決する第６の発明に係る基板の位置決め装置は、
上記第４、第５の発明に記載の基板の位置決め装置において、
前記複数の支持ピンは、前記ガラス基板の対向する１対の辺の中央に各々配置した少なくとも１つの第１支持ピンと前記ガラス基板の他の対向する１対の辺に各々配置した少なくとも２つの第２支持ピンの少なくとも合計６つ以上の支持ピンから構成され、
前記第１支持ピン及び前記第２支持ピンを、前記ガラス基板の４角を避けて、前記ガラス基板の周辺部に配置したことを特徴とする。

上記課題を解決する第７の発明に係る搬送装置は、
ガラス基板の位置決め及び搬送を行う搬送装置であって、
上記第４〜第６のいずれかに記載の基板の位置決め装置を備えたことを特徴とする。

上記課題を解決する第８の発明に係るプロセス装置は、
ガラス基板にプロセスを行うプロセス装置であって、
上記第７に記載の搬送装置と、前記ガラス基板にプロセスを行う少なくとも１つのプロセスチャンバとを備え、
前記ガラス基板は、前記基板の位置決め装置で位置決めされた後、前記プロセスチャンバに搬送されることを特徴とする。

上記課題を解決する第９の発明に係るプロセス装置は、
ガラス基板にプロセスを行うプロセス装置であって、
上記第７に記載の搬送装置と、前記ガラス基板に蒸着を行う少なくとも１つの蒸着チャンバとを備え、
前記ガラス基板は、前記基板の位置決め装置で位置決めされた後、前記ガラス基板をマスクするマスク部材を保持する保持部材上に載置されて、前記蒸着チャンバに搬送されることを特徴とする。

第１、第２、第４、第５の発明によれば、ガラス基板が基準部材に押し当てられた後、ガラス基板に付与する押付部材の荷重又はトルクがガラス基板の動摩擦力より大きくなった時点をもって、つまり、ガラス基板自体の弾性変形に対する反力を検出することによって、ガラス基板の位置決めが完了したと判断するので、エンコーダ等による位置検出に比べ分解能が高くなると共に、撓み等の変形を伴うガラス基板３であっても高精度に位置決めを行うことができる。又、上記発明に係る装置、方法は、単純なものでありながら、変形を伴うガラス基板の位置決めを高精度で行うことができる。

第３、第６の発明によれば、ガラス基板の周辺部を支持する支持ピンの数、配置位置を最適なものとしたので、複数の支持ピン上に支持されるガラス基板の自重による撓みを減少させて、位置決め時における位置精度を更に向上させることができる。

第７の発明によれば、第４〜第６の発明に記載の位置決め装置を備えたので、搬送装置におけるガラス基板の搬送位置の精度を向上させることができる。

第８の発明によれば、第７の発明に記載の搬送装置を備えたので、プロセス装置におけるガラス基板の搬送位置の精度を向上させて、プロセスの安定性を向上させることができる。

第９の発明によれば、第７の発明に記載の搬送装置を備えたので、プロセス装置におけるガラス基板の搬送位置の精度を向上させて、マスク部材を有するマスクホルダ上にガラス基板を精度よく載置することができる。その結果、ガラス基板の載置ミスを低減すると共に、プロセスの安定性を向上させることができる。

以下、図１〜図１０を用いて、本発明に係る基板の位置決め方法、基板の位置決め装置及びそれを備えた搬送装置、プロセス装置の実施形態例のいくつかを説明する。

図１は、本発明に係る基板の位置決め装置を示す図であり、図１（ａ）は、その側面図、図１（ｂ）は、その平面図を示し、図１（ｃ）は、その構成要素の変形例を示す図である。

本実施例の位置決め装置１は、図示しない真空装置やガス供給系により内部を真空状態や所望のガス雰囲気にすることができるチャンバ２と、チャンバ２の底面側に設けられ、矩形状のガラス基板３の周辺部を下面側から支持する複数の支持ピン４ａ、４ｂと、同じく、チャンバ２の底面側に設けられ、支持ピン４ａ、４ｂを昇降させる昇降装置５とを有するものである。

更に、位置決め装置１は、支持ピン４ａ、４ｂが支持するガラス基板３と同じ高さ位置に、ガラス基板３の位置決めを行う機構を２組備えている。

具体的には、Ｘ方向の位置決め機構として、ガラス基板３のＸ方向の一方側の側端部の短辺３ａ₂に対向して配置され、ガラス基板３のＸ方向の基準位置を定める基準面プレート６と、チャンバ２内の真空を保持可能な導入端子（図示せず。）を介して、チャンバ２の外壁に設けられ、基準面プレート６をＸ方向に移動させる駆動装置７と、ガラス基板３のＸ方向の他方側の側端部の短辺３ａ₁に対向して配置され、ガラス基板３の短辺３ａ₁を基準面プレート６側に押し付ける押付プレート１０と、チャンバ２内の真空を保持可能な導入端子（図示せず。）を介して、チャンバ２の外壁に設けられ、押付プレート１０をＸ方向に移動させる駆動装置１２と、押付プレート１０と駆動装置１２とを接続する接続部材１７に設けられ、ガラス基板３を押し付ける際の荷重を検出するロードセル１１とを有している。

同様に、Ｙ方向の位置決め機構として、ガラス基板３のＹ方向の一方側の側端部の長辺３ｂ₂に対向して配置され、ガラス基板３のＹ方向の基準位置を定める基準面プレート８と、チャンバ２内の真空を保持可能な導入端子（図示せず。）を介して、チャンバ２の外壁に設けられ、基準面プレート８をＹ方向に移動させる駆動装置９と、ガラス基板３のＹ方向の他方側の側端部の長辺３ｂ₁に対向して配置され、ガラス基板３の長辺３ｂ₁を基準面プレート８側に押し付ける押付プレート１３と、チャンバ２内の真空を保持可能な導入端子（図示せず。）を介して、チャンバ２の外壁側に設けられ、押付プレート１３をＹ方向に移動させる駆動装置１５と、押付プレート１３と駆動装置１５とを接続する接続部材１７に設けられ、ガラス基板３を押し付ける際の荷重を検出するロードセル１４とを有している。

なお、上記ロードセル１１、１４の替わりに、駆動装置１２、１５に設けたトルクメータを用いて、ガラス基板３を押し付ける際のトルクを検出するようにしてもよい。

又、押付プレート１０、１３は、ガラス基板３の短辺３ａ₁、長辺３ｂ₁の全長に沿って、短辺３ａ₁、長辺３ｂ₁に押し付けられて、ガラス基板３の回転ずれを補正しながら、ガラス基板３をＸ方向、Ｙ方向に移動させるものである。なお、押付プレート１０、１３の替わりに、図１（ｃ）に示すように、ガラス基板３の短辺３ａ₁、長辺３ｂ₁と同等の幅を有する支持部材１６ａと、支持部材１６ａの両端部に設けられ、ガラス基板３の側端部に押し当てられる２つの押付ピン１６ｂとからなる押付部材１６を用いるようにしてもよい。又、上記押付部材１６を、基準面プレート６、８の替わりに用いてもよい。上記構成の押付部材１６を用いる場合には、ガラス基板３の側端部に接触する部分が押付ピン１６ｂのみとなり、ガラス基板３に不純物が付着する可能性を低減することが可能である。

支持ピン４ａ、４ｂに支持されたガラス基板３を搬送ロボットのフォーク部分に乗せ換える際には、ガラス基板３の撓みを低減した状態で行うことが望ましい。そのため、本発明では、更に、支持ピン４ａ、４ｂの数、配置位置を工夫することにより、ガラス基板３の撓みを低減して、基板の位置決め精度を更に向上させている。

支持ピン４ａ、４ｂは、基本的には、ガラス基板３の蒸着面への不純物の付着を防止するため、蒸着が行われないガラス基板３の周辺部、即ち、ガラス基板３の端部から１〜５ｍｍ幅の範囲を支持するように配置され（例えば、後述する図３（ａ）、図４（ａ）等では、一例として、ガラス基板３の端部から５ｍｍの位置としている。）、又、ガラス基板３の自重による撓みをできるだけ低減するため、複数の支持ピン４ａ、４ｂで支持する構成である。

又、支持ピン４ａ、４ｂは、ガラス基板３の短辺３ａ側の中央に配置した各々１本の支持ピン４ａと、長辺３ｂ側に配置した各々２本の支持ピン４ｂの合計６本からなり、これらの支持ピン４ａ、４ｂを、ガラス基板３の周辺部であり、かつ、ガラス基板３の４角を除いた位置に配置している。換言すると、ガラス基板３の４辺のうち、向かい合う１対の短辺３ａは、その中央に配置された１本の支持ピン４ａで必ず支持されており、残りの向かい合う１対の長辺３ｂは、２本の支持ピン４ｂで支持されている（後述する図３（ａ）、図４（ａ）を参照）。

そして、支持ピン４ａ、４ｂは、後述する表１〜５からわかるように、ガラス基板３の全面積に対して、支持ピン４ａ、４ｂに囲まれた領域より外側のガラス基板３の面積の比が０．２５以上となるように、配置することが望ましい。

なお、支持ピン４ａ、４ｂの配置構成及びその効果については、後述の測定実験１〜５（図３〜図７、表１〜５）で更に詳細な説明を行なうが、上記配置構成により、ガラス基板３の４角が鉛直上方へ撓む変形量が低減され、又、ガラス基板３の中央部においては、鉛直下方へ撓む変形量が低減されている。このような支持ピン４ａ、４ｂの配置構成も用いることにより、ガラス基板３自体の撓みを低減できるため、後述する位置決め手順における位置精度を更に向上させることが可能である。

又、支持ピン４ａ、４ｂの先端部は半球状に形成されており、この形状より、支持ピン４とガラス基板３との接触面積及び接触抵抗を低減させて、支持ピン４ａ、４ｂからガラス基板３への不純物の付着をできるだけ低減すると共に、ガラス基板３が移動する際の抵抗を低減して、ガラス基板３が変形に逃げないようにしている。

昇降装置５は、支持ピン４ａ、４ｂ自体を昇降させるものであるが、これは、チャンバ２内へガラス基板３を搬入、搬出する際に使用するものである。

具体的には、図示しない搬送ロボットのフォーク部分（例えば、図８に示す搬送ロボット３１の先端の二股部分等の参照）が、ガラス基板３の下面を保持してチャンバ２内へガラス基板３を搬入する際には、予め、支持ピン４ａ、４ｂを降下させておき、フォーク部分がガラス基板３を所定の位置まで搬入した後、支持ピン４ａ、４ｂを上昇させることにより、フォーク部分からガラス基板３を持ち上げて、支持ピン４ａ、４ｂのみでガラス基板３を支持するようにする。このことにより、フォーク部分をガラス基板３の下から引く抜くことが可能となる。

そして、チャンバ２からガラス基板３を搬出する際には、支持ピン４ａ、４ｂのみで支持されたガラス基板３の下方にフォーク部分を移動させ、支持ピン４ａ、４ｂを降下させることにより、支持ピン４ａ、４ｂからフォーク部分へガラス基板３を乗せ換えることになる。その後、フォーク部分に支持されたガラス基板３は、チャンバ２から搬出されることになる。

上記構成の位置決め装置１においては、ガラス基板３が規定位置（移動終了点）に達したこと、つまり、位置決めが完了したことを、上述したロードセル１１、１４（又は、トルクメータ）で検出している。ここで、位置決めが完了したこと検出するまでの手順について、図２も参照して詳細に説明する。なお、図２は、押付プレート１０、１３をガラス基板３の短辺３ａ₁、長辺３ｂ₁に押し付けながら、押付プレート１０、１３を移動させる際に、その経過時間に伴って現れる押付荷重（グラフ中の細実線）の変化及びガラス基板３の短辺３ａ₁、長辺３ｂ₁側の位置の移動量（太実線）、短辺３ａ₂、長辺３ｂ₂側の位置の移動量（太点線）を示すグラフである。

最初に、図示しない搬送ロボットのフォーク部分を用いて、支持ピン４ａ、４ｂ上にガラス基板３を載置する。このとき、搬送ロボットのフォーク部分の動作と干渉しないように、基準面プレート６、８及び押付プレート１０、１３は、駆動装置７、９、１２、１５により、チャンバ２の内壁寄りに配置されている。ガラス基板３の載置後、基準面プレート６、８の基準位置まで、駆動装置７、９により基準面プレート６、８をチャンバ２の内壁側からガラス基板３の短辺３ａ₂、長辺３ｂ₂の方に移動させて、Ｘ方向、Ｙ方向の基準面となる位置を規定し、その位置を固定する。

次に、駆動装置１２、１５により押付プレート１０、１３をチャンバ２の内壁側からガラス基板３の短辺３ａ₁、長辺３ｂ₁の方に移動させて、押付プレート１０、１３をガラス基板３の短辺３ａ₁、長辺３ｂ₁に押し付けていく。

これを、図２において説明すると、押し付け初期の段階では、押付荷重が単調増加していくと共に短辺３ａ₁、長辺３ｂ₁の位置は移動するが、短辺３ａ₂、長辺３ｂ₂の位置は移動しない状態である。この状態は、ガラス基板３と支持ピン４ａ、４ｂとの接触抵抗により、押付プレート１０、１３による押付荷重がガラス基板３の変形に逃げて、短辺３ａ₁、長辺３ｂ₁の位置のみが移動した状態と考えられる。これは、向かい合う２辺の動き始めの時間差として、図２のグラフ上に現れる。

そして、押付プレート１０、１３をガラス基板３の短辺３ａ₁、長辺３ｂ₁に押し付けながら、押付プレート１０、１３を移動させていくと、その反対側の短辺３ａ₂、長辺３ｂ₂は、基準面プレート６、８の長手方向に沿うように押し当てられて、ガラス基板３の短辺３ａ₂、長辺３ｂ₂の位置が基準位置に定まることになる。

これを、図２において説明すると、押付プレート１０、１３による押付荷重は、ガラス基板３と支持ピン４ａ、４ｂとの接触抵抗による最大静止摩擦力を越えるまで単調増加していく。そして、短辺３ａ₂、長辺３ｂ₂の位置の移動も開始した後、即ち、押付プレート１０、１３による押付荷重がガラス基板３の変形に逃げず、ガラス基板３全体の移動として働く状態になった後には、押付プレート１０、１３による押付荷重は、ガラス基板３と支持ピン４ａ、４ｂとの接触抵抗による動摩擦力と等しいものとなり、この状態で、短辺３ａ₂、長辺３ｂ₂の位置が基準位置に定まるまで、短辺３ａ₁、長辺３ｂ₁及び短辺３ａ₂、長辺３ｂ₂の位置が移動していく。

そして、更に、押付プレート１０、１３をガラス基板３の短辺３ａ₁、長辺３ｂ₁に押付ながら移動させていく。このとき、本実施例の位置決め装置１は、図示しない制御装置を用いて、ロードセル１１、１４の荷重の変化（トルクメータの場合には、トルクの変化）をモニタしており、図２中に示す検出点Ｓを検出することにより、つまり、ガラス基板３自体からの反力を検出することにより、ガラス基板３の短辺３ａ₁、長辺３ｂ₁の位置が規定位置（移動終了点）に到達したと判断している。

これを、図２において説明すると、短辺３ａ₂、長辺３ｂ₂の位置が基準位置に定まった後に短辺３ａ₁、長辺３ｂ₁の位置が移動終了点に到達すると、短辺３ａ₁、長辺３ｂ₁及び短辺３ａ₂、長辺３ｂ₂の位置は、それ以上移動しない状態となる。この状態においては、押付プレート１０、１３による押付荷重は、ガラス基板３自体からの反力（弾性変形に対する反力）に抵抗して増加していく。つまり、押付プレート１０、１３による押付荷重が、ガラス基板３自体からの反力に抵抗して増え始めるタイミングを検出点Ｓとして検出することにより、短辺３ａ₂、長辺３ｂ₂の位置が基準位置に定まった後に短辺３ａ₁、長辺３ｂ₁の位置が移動終了点に到達したこと、即ち、ガラス基板３の位置決めが完了したことを検出できることになる。なお、移動終了点において、短辺３ａ₁、長辺３ｂ₁の移動量（太実線）と短辺３ａ₂、長辺３ｂ₂の移動量（太点線）に差異が見られるが、これは、ガラス基板３の変形により生じる移動量の差であると考えられる。

このように、本実施例の位置決め装置１は、ガラス基板３の位置決めが完了したことを、ガラス基板３自体からの反力から検出するため、エンコーダ等による位置検出に比べ分解能が高くなると共に、撓み等の変形を伴うガラス基板３であっても高精度に位置決めを行うことができる。本実施例の位置決め装置１では、その位置決め精度は、±２００μｍであった。又、図１に示すように、本実施例の位置決め装置１は、その構成が従来のものと比較して単純なものであり、装置コストの低減にも寄与可能である。

なお、上記手順においては、Ｘ方向、Ｙ方向の位置決めを同時に行っているが、必ずしも同時に行う必要はなく、例えば、最初にＸ方向を行った後、Ｙ方向の位置決めを行ったり、逆に、最初にＹ方向を行った後、Ｘ方向の位置決めを行ったりしてもよい。

次に、本発明時に評価を行なった支持ピンの配置構成とその測定結果を、測定実験１〜５（図３〜図７、表１〜表５）に示して、支持ピンの配置位置について説明をする。

（測定実験１）
本測定実験は、基本的には、図１の構成に基づいて、支持ピン４ａ、４ｂを、ガラス基板３の周辺部（ガラス基板３の端部から５ｍｍの位置）であり、かつ、ガラス基板３の４角を除いた位置に配置しており、図３（ａ）に示すように、ガラス基板３の短辺３ａ側に各々１本の支持ピン４ａを、長辺３ｂ側の中央に各々２本の支持ピン４ｂを、合計６本配置したものである。そして、この構成に基づいて、下記表１に示すように、間隔Ｂ、間隔Ｃの条件を変更して、支持ピンの位置を各々変更し、各条件下において、ガラス基板の変形量を測定すると共に、その代表的な計測値として、最大高低差及び最大傾斜を求めたものである。

なお、本測定実験において、間隔Ａは、支持ピン４ａと支持ピン４ｂの短辺３ａに平行な方向における間隔、間隔Ｂは、支持ピン４ａと支持ピン４ｂの長辺３ｂに平行な方向における間隔の短い方の間隔、間隔Ｃは、２つの支持ピン４ｂ間の長辺３ｂに平行な方向における間隔である。又、本測定実験においては、下記測定実験２〜５を含めて、ガラス基板として、ソーダガラス、５５０ｍｍ×６５０ｍｍ×０．７ｍｍ厚を用い、又、支持ピンとして、直径３ｍｍのものを用いている。又、表１〜５における間隔Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及び最大高低差の単位はｍｍであり、最大傾斜の単位はｍ／ｍである。

なお、上記実験の代表例として、実験１−４の条件下におけるガラス基板全面の変形量の３Ｄグラフを図３（ｂ）に示した。

上記条件の基板の支持構造において、面積比Ｒ（支持ピンより外側のガラス基板の面積／ガラス基板の全面積）を計算すると、表１に示す結果からわかるように、面積比Ｒが０．２５以上を満たす実験１−３、１−４の場合、最大高低差及び最大傾斜が抑制されており、ガラス基板３の撓みが低減されたことがわかる。このような支持ピン４ａ、４ｂの配置構成の場合、ガラス基板３自体の撓みを低減できるため、ガラス基板の位置精度をより向上させることが可能であり、搬送ロボットによる搬送の位置精度を向上させることができる。

これは、ガラス基板３の４角を支持ピン４ａ、４ｂであえて支持せず、自由に変形可能とすることにより、ガラス基板３の４角では、その部分での自重により鉛直下方側に撓み、ガラス基板３の４角が鉛直上方へ跳ね上がる量が抑制されると共に、ガラス基板３の４角での鉛直下方側の撓みの影響で、ガラス基板３の中央部においては、鉛直下方へ撓む変位量も抑制されて、ガラス基板３全体の変形量が低減されたからであると考えられる。

（測定実験２）
本測定実験は、支持ピン４ａ、４ｂを、ガラス基板３の周辺部（ガラス基板３の端部から５ｍｍの位置）であり、かつ、ガラス基板３の４角を除いた位置に配置しているが、図３（ａ）に示した支持ピンの配置構成とは異なり、図４（ａ）に示すように、ガラス基板３の短辺３ａ側に各々２本の支持ピン４ａを、長辺３ｂ側の中央に各々１本の支持ピン４ｂを、合計６本配置したものである。そして、この構成に基づいて、下記表２に示すように、間隔Ａ、間隔Ｂの条件を変更して、支持ピン４ａ、４ｂの位置を各々変更し、各条件下において、ガラス基板の変形量を測定すると共に、その代表的な計測値として、最大高低差及び最大傾斜を求めたものである。

なお、本測定実験において、間隔Ａは、支持ピン４ａと支持ピン４ｂの短辺３ａに平行な方向における間隔の短い方の間隔、間隔Ｂは、２つの支持ピン４ａ間の短辺３ａに平行な方向における間隔、間隔Ｃは、支持ピン４ａと支持ピン４ｂの長辺３ｂに平行な方向における間隔である。

なお、上記実験の代表例として、実験２−４の条件下におけるガラス基板全面の変形量の３Ｄグラフを図４（ｂ）に示した。

上記条件の基板の支持構造において、面積比Ｒ（支持ピンより外側のガラス基板の面積／ガラス基板の全面積）を計算すると、表２に示す結果からわかるように、面積比Ｒが０．２５以上を満たす実験２−４の場合、最大高低差及び最大傾斜が抑制されており、ガラス基板３の撓みが低減されたことがわかる。このような支持ピン４ａ、４ｂの配置構成の場合、ガラス基板３自体の撓みを低減できるため、ガラス基板の位置精度をより向上させることが可能であり、搬送ロボットによる搬送の位置精度を向上させることができる。

（測定実験３）
本測定実験は、支持ピン４ａ、４ｂを、ガラス基板３の周辺部（ガラス基板３の端部から５ｍｍの位置）であり、かつ、ガラス基板３の４角を除いた位置に配置しているが、図３（ａ）に示した支持ピンの配置構成とは異なり、図５（ａ）に示すように、ガラス基板３の短辺３ａ側に各々２本の支持ピン４ａを、長辺３ｂ側の中央に各々２本の支持ピン４ｂを、合計８本配置したものである。そして、この構成に基づいて、下記表３に示すように、間隔Ａ、間隔Ｂ、間隔Ｃ、間隔Ｄの条件を変更して、支持ピン４ａ、４ｂの位置を各々変更し、各条件下において、ガラス基板の変形量を測定すると共に、その代表的な計測値として、最大高低差及び最大傾斜を求めたものである。

なお、本測定実験において、間隔Ａは、支持ピン４ａと支持ピン４ｂの短辺３ａに平行な方向における間隔の短い方の間隔、間隔Ｂは、２つの支持ピン４ａ間の短辺３ａに平行な方向における間隔、間隔Ｃは、支持ピン４ａと支持ピン４ｂの長辺３ｂに平行な方向における間隔の短い方の間隔、間隔Ｄは、２つの支持ピン４ｂ間の長辺３ｂに平行な方向における間隔である。

なお、上記実験の代表例として、実験３−４の条件下におけるガラス基板全面の変形量の３Ｄグラフを図５（ｂ）に示した。

上記条件の基板の支持構造において、面積比Ｒ（支持ピンより外側のガラス基板の面積／ガラス基板の全面積）を計算すると、表３に示す結果からわかるように、面積比Ｒが０．２５以上を満たすものはなく、最大高低差及び最大傾斜が抑制されておらず、ガラス基板３の撓みが改善できていないことがわかる。

（測定実験４）
本測定実験は、合計４本の支持ピン４ａ、４ｂを、ガラス基板３の周辺部（ガラス基板３の端部から５ｍｍの位置）であり、かつ、ガラス基板３の４角に配置したもの（実験４−１）と、合計４本の支持ピン４ａ、４ｂを、ガラス基板３の周辺部（ガラス基板３の端部から５ｍｍの位置）であり、かつ、ガラス基板３の４角を除いた位置に配置したもの（実験４−２）である。例えば、実験４−２は、図６（ａ）に示すように、ガラス基板３の短辺３ａ側の中央に各々１本の支持ピン４ａを、長辺３ｂ側の中央に各々１本の支持ピン４ｂを、合計４本配置した。そして、各条件下において、ガラス基板の変形量を測定すると共に、その代表的な計測値として、最大高低差及び最大傾斜を求めたものである。

なお、本測定実験において、間隔Ａは、支持ピン４ａと支持ピン４ｂの短辺３ａに平行な方向における間隔、間隔Ｂは、支持ピン４ａと支持ピン４ｂの長辺３ｂに平行な方向における間隔である。

なお、上記実験の代表例として、実験４−２の条件下におけるガラス基板全面の変形量の３Ｄグラフを図６（ｂ）に示した。

上記条件の基板の支持構造において、面積比Ｒ（支持ピンより外側のガラス基板の面積／ガラス基板の全面積）を計算すると、表４に示す結果からわかるように、面積比Ｒが０．２５以上を満たしていない実験４−１は、最大高低差及び最大傾斜が抑制されておらず、ガラス基板３の撓みが改善できていないことがわかる。なお、面積比Ｒが０．２５以上を満たす実験４−２においては、最大高低差及び最大傾斜の抑制が見られ、ガラス基板３の撓みが多少改善できているようであり、面積比Ｒとしては、０．５程度が上限であると考えられる。

（測定実験５）
本測定実験は、支持ピンに替えて、図７（ａ）に示すように、ガラス基板３の４辺の略全部を支持する支持プレート６を用い、ガラス基板３の周辺部を、その端部から５ｍｍ内側まで支持するものである。そして、その条件下において、ガラス基板の変形量を測定すると共に、その代表的な計測値として、最大高低差及び最大傾斜を求めたものである。

なお、上記実験におけるガラス基板全面の変形量の３Ｄグラフを図７（ｂ）に示した。

上記支持ピンの配置構成においては、ガラス基板３の４辺の端部略全てを支持プレート６で支持しているが、ガラス基板３の中央部の沈み込み及びガラス基板３の角部の跳ね上がりの抑制が十分ではなく、表５に示す結果からわかるように、ガラス基板３の撓みが改善できていないことがわかる。

以上の測定実験からわかるように、矩形状のガラス基板を支持ピンで支持する際、その周辺部しか支持できない制約がある場合には、使用する支持ピンの数、配置位置が適切でないと、ガラス基板が自重により大きく撓んでしまい、搬送ロボットによる搬送時の位置精度に大きな影響を与えてしまう。しかしながら、測定実験１〜５の結果を参照すると、上述したように、ガラス基板３の対向する辺の中央に各々１本、残りの対向する辺に各々２本、合計６本の支持ピンを用い、ガラス基板３の周辺部であり、かつ、ガラス基板３の４角を除いた位置に配置すると共に、ガラス基板の全面積に対して、支持ピンに囲まれた領域より外側のガラス基板の面積の比が０．２５以上となるように、６本の支持ピンを配置すると、ガラス基板の撓みを低減することができた。

なお、ガラス基板３の大きさが、上記測定実験で用いたものより大きくなる場合には、支持ピン４ｂより更に角部に近い位置ではなく、支持ピン４ｂ間の間隔Ｃ（図３（ａ）参照）の中間の位置に更に支持ピンを設けて、ガラス基板を支持することが望ましいと思われる。

図８は、本発明に係る基板の位置決め装置を備えた搬送装置の実施形態の一例を示す平面図である。

本実施例の搬送装置は、ガラス基板３を二股のフォーク部分に載置して搬送を行う搬送ロボット３１と、中心に搬送ロボット３１を備えた搬送チャンバ３２を有し、搬送チャンバ３２の周囲に、ゲートドア３５を介して、実施例１に示した位置決め装置１と、複数のガラス基板３を収容するロードロックチャンバ３３と、他のチャンバ３４（例えば、成膜等を行うプロセスチャンバ）とを接続したものである。

更に詳細には、位置決め装置１については、実施例１で説明した通りであり、撓み等の変形を伴うガラス基板３であっても高精度に位置決めを行うことができるものである。又、ロードロックチャンバ３３は、その前面にドア３６を有しており、このドア３６を介して、ガラス基板３をロードロックチャンバ３３へ収容するものである。又、搬送チャンバ３２は、その中心に配設した搬送ロボット３１を用いて、ガラス基板３をロードロックチャンバ３３から、位置決めチャンバ１や他のチャンバ３４へ搬送するものである。

本実施例の搬送装置の動作を説明すると、複数のガラス基板３をロードロックチャンバ３３へ収容後、ドア３６を閉鎖し、図示しない真空装置によりロードロックチャンバ３３を真空状態とする。その後、図示しない真空装置により真空状態とされている搬送チャンバ３２を介して、ガラス基板３を位置決め装置１へ搬入し、位置決め装置１においてガラス基板３の位置決めを行った後、他のチャンバ３４にガラス基板３を搬入するようにしている。

このように、位置決め装置１を備えた搬送装置を用いることにより、ガラス基板３の位置決めを高精度に行った後、他のチャンバ３４にガラス基板３を搬入することができる。

図９は、本発明に係る基板の位置決め装置を備えたプロセス装置の実施形態の一例を示す平面図である。

本実施例のプロセス装置は、ガラス基板３を二股のフォーク部分に載置して搬送を行う搬送ロボット４１と、中心に搬送ロボット４１を備えた搬送チャンバ４２を有し、搬送チャンバ４２の周囲に、ゲートドア４８を介して、実施例１に示した位置決め装置１と、複数のガラス基板３を収容するロードロックチャンバ３３と、複数のマスクホルダ５０を収容するホルダストックチャンバ４４、４５と、ガラス基板３に成膜等のプロセスを行うプロセスチャンバ４６、４７を接続したものである。つまり、所謂、マルチチャンバ式の装置構成を有するものである。

更に詳細には、位置決め装置１については、実施例１で説明した通りであり、撓み等の変形を伴うガラス基板３であっても高精度に位置決めを行うことができるものである。又、ロードロックチャンバ４３は、その前面にドア４９を有しており、このドア４９を介して、ガラス基板３をロードロックチャンバ４３へ収容するものである。又、搬送チャンバ４２は、その中心に配設した搬送ロボット４１を用いて、ガラス基板３をロードロックチャンバ４３から、位置決めチャンバ１、ホルダストックチャンバ４４、４５、プロセスチャンバ４６、４７へ搬送するものである。又、ホルダストックチャンバ４４、４５は、各々プロセスチャンバ４６、４７に対するマスクを備えたマスクホルダ５０を複数収容するものであり、位置決めチャンバ１で高精度に位置決めされたガラス基板３をマスクホルダ５０に載置するようにしている。又、プロセスチャンバ４６、４７は、マスクホルダ５０に載置されたガラス基板３（プロセス対象５１）を内部に搬入して、プロセス対象５１に対して、所望のプロセス（例えば、成膜等）を行うものである。

本実施例のプロセス装置の動作を説明すると、複数のガラス基板３をロードロックチャンバ４３へ収容後、ドア４９を閉鎖し、図示しない真空装置によりロードロックチャンバ４３を真空状態とする。その後、図示しない真空装置により真空状態とされている搬送チャンバ４２を介して、ガラス基板３を位置決め装置１へ搬入する。そして、位置決め装置１においてガラス基板３の位置決めを行った後、ガラス基板３をマスクストックチャンバ４４、４５へ搬入し、ガラス基板３をマスクホルダ５０上に載置する。その後、マスクホルダ５０に載置されたガラス基板３（プロセス対象５１）は、プロセスチャンバ４６、４７に搬入されて、所望のプロセスが行われることになる。なお、プロセスチャンバ４６、４７でのプロセスの際には、ガラス基板３をそれぞれのマスクホルダ５０を乗せ換えて行なっている。

このように、位置決め装置１を備えたプロセス装置では、ガラス基板３の位置決めを高精度に行った後、マスクホルダ５０上に載置しているので、ガラス基板３を精度よくマスクホルダ５０上に載置することができ、ガラス基板３のマスクホルダ５０への載置ミスが発生することはなく、又、ガラス基板３の位置精度が高いため、ガラス基板３へのプロセスも安定的に行うことが可能となる。

図１０は、本発明に係る基板の位置決め装置を備えたプロセス装置の実施形態の他の一例を示す平面図である。

本実施例のプロセス装置は、複数のガラス基板３を収容するロードロックチャンバ６１と、複数のマスクホルダ６８を収容すると共に位置決めされたガラス基板３をマスクホルダ６８上に載置するホルダ装着チャンバ６２と、複数のプロセスチャンバ７０を備えたプロセスユニット６３とを有するものである。つまり、所謂、インライン式の装置構成を有するものである。

ロードロックチャンバ６１と、ホルダ装着チャンバ６２は、ゲートドア６５を介して接続されており、又、ホルダ装着チャンバ６２とプロセスユニット６３は、ゲートドア６５を介して、直線状に接続されている。これらのロードロックチャンバ６１、ホルダ装着チャンバ６２、プロセスユニット６３には、図示しない搬送ロボット、搬送ベルトが複数設けられており、ガラス基板３、マスクホルダ６８、マスクホルダ６８に載置されたガラス基板３（プロセス対象６９）を順次搬送方向へ搬送する構成である。

更に詳細には、ロードロックチャンバ６１は、その前面にドア６７を有しており、このドア６７を介して、ガラス基板３をロードロックチャンバ６１へ収容するものである。又、ホルダ装着チャンバ６２は、マスクを備えたマスクホルダ６８を複数収容すると共に、実施例１に示した位置決め装置１を内部に備え、ガラス基板３の位置決めを行った後、高精度に位置決めされたガラス基板３をマスクホルダ６８上に載置するものである。この位置決め装置１については、実施例１で説明した通りであり、撓み等の変形を伴うガラス基板３であっても高精度に位置決めを行うことができるものである。又、プロセスユニット６３は、ガラス基板３に成膜等のプロセスを行う複数のプロセスチャンバ７０が直線状に連続的に配置されたものであり、プロセス対象６９を複数のプロセスチャンバ７０に順次搬送して、所望のプロセス（例えば、成膜等）を順次行うものである。

本実施例のプロセス装置の動作を説明すると、複数のガラス基板３をロードロックチャンバ６１へ収容後、ドア６７を閉鎖し、図示しない真空装置によりロードロックチャンバ６１を真空状態とする。その後、図示しない真空装置により真空状態とされているホルダ装着チャンバ６２へガラス基板３を搬入し、ホルダ装着チャンバ６２の位置決め装置１において、ガラス基板３の位置決めを行う。その後、ホルダ装着チャンバ６２に収容されているマスクホルダ６８上にガラス基板３を載置する。その後、ゲートドア６５を介して、マスクホルダ６８に載置されたガラス基板３（プロセス対象６９）を、プロセスユニット６３へ搬入し、各プロセスチャンバ７０において、所望のプロセスが行われることになる。

このように、位置決め装置１を備えたプロセス装置では、ガラス基板３の位置決めを高精度に行った後、マスクホルダ６８上に載置しているので、ガラス基板３を精度よくマスクホルダ６８上に載置することができ、ガラス基板３のマスクホルダ６８への載置ミスが発生することはなく、又、ガラス基板３の位置精度が高いため、ガラス基板３へのプロセスも安定的に行うことが可能となる。

本発明に係る基板の位置決め装置は、有機ＥＬディスプレイパネルやプラズマディスプレイパネル等を製造するために用いる搬送装置、プロセス装置等に適用して可能である。

本発明に係る基板の位置決め装置の実施形態の一例を示す図であり、（ａ）は、その側面図、（ｂ）は、その平面図を示し、（ｃ）は、その構成要素の変形例を示す図である。 経過時間に伴う押付荷重の変化及びガラス基板の側端部の位置の変位を示すグラフである。 （ａ）は、支持ピンの配置構成の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、その配置構成を用いた場合のガラス基板の撓みを示すグラフである。 （ａ）は、支持ピンの配置構成の他の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、その配置構成を用いた場合のガラス基板の撓みを示すグラフである。 （ａ）は、比較検討した他の支持ピンの配置構成を示す平面図であり、（ｂ）は、その配置構成を用いた場合のガラス基板の撓みを示すグラフである。 （ａ）は、比較検討した他の支持ピンの配置構成を示す平面図であり、（ｂ）は、その配置構成を用いた場合のガラス基板の撓みを示すグラフである。 （ａ）は、比較検討した他の支持ピンの配置構成を示す平面図であり、（ｂ）は、その配置構成を用いた場合のガラス基板の撓みを示すグラフである。 本発明に係る基板の位置決め装置を備えた搬送装置の実施形態の一例を示す平面図である。 本発明に係る基板の位置決め装置を備えたプロセス装置の実施形態の一例を示す平面図である。 本発明に係る基板の位置決め装置を備えたプロセス装置の実施形態の他の一例を示す平面図である。

符号の説明

１ 位置決め装置
２ チャンバ
３ ガラス基板
４ａ、４ｂ 支持ピン
５ 昇降装置
６、８ 基準面プレート
７、９ 駆動装置
１０、１３ 押付プレート
１１、１４ ロードセル
１２、１５ 駆動装置
１６ 基準面部材、押付部材

Claims (9)

1. 矩形状のガラス基板を支持する際に、プロセスの対象領域でない該ガラス基板の周辺部を複数の支持ピンで下方から支持し、
   前記ガラス基板の隣り合う２つの側端部に対向して、前記ガラス基板の基準位置となる２つの基準部材を配置し、
   前記２つの側端部の反対側となる他方側の２つの側端部に対向して設けられた２つの押付部材を用いて、前記他方側の２つの側端部を押し付けると共に、前記他方側の２つの側端部を押し付ける前記押付部材の荷重又はトルクの経時変化を測定し、
   前記押付部材が前記ガラス基板の最大静止摩擦力に等しい荷重又はトルクを前記ガラス基板側に付与した後、前記ガラス基板が前記基準部材に押し当てられて、前記ガラス基板に付与する前記押付部材の荷重又はトルクが前記ガラス基板の動摩擦力より大きくなった時点をもって、前記ガラス基板の位置決めが完了したと判断することを特徴とする基板の位置決め方法。
2. 請求項１に記載の基板の位置決め方法において、
   前記基準部材、前記押付部材として、前記ガラス基板の側端部と同等の長さの平板状のものか、若しくは、前記ガラス基板の側端部と同等の長さのものに、前記ガラス基板の側端部に接触する少なくとも２つのピンを設けたものを用いることを特徴とする基板の位置決め方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の基板の位置決め方法において、
   前記ガラス基板の対向する１対の辺の中央に各々少なくとも１つの第１支持ピンを配置すると共に、前記ガラス基板の他の対向する１対の辺に各々少なくとも２つの第２支持ピンを配置して、前記複数の支持ピンを少なくとも合計６つ以上の支持ピンから構成し、
   前記第１支持ピン及び前記第２支持ピンを、前記ガラス基板の４角を避けて、前記ガラス基板の周辺部に配置することを特徴とする基板の位置決め方法。
4. 矩形状のガラス基板を支持する際に、プロセスの対象領域でない該ガラス基板の周辺部を下方から支持する複数の支持ピンと、
   前記ガラス基板の隣り合う２つの側端部に対向して設けられ、前記ガラス基板の基準位置となる２つの基準部材と、
   前記２つの側端部の反対側となる他方側の２つの側端部に対向して設けられ、前記他方側の２つの側端部に押し付けられる２つの押付部材と、
   前記２つの押付部材を前記２つの基準部材の方へ各々駆動させる２つの駆動手段と、
   前記他方側の２つの側端部に押し付ける前記押付部材の荷重又はトルクの経時変化を測定する測定手段と、
   前記測定手段の測定に基づいて、前記駆動手段を制御して、前記ガラス基板の位置決め状態を判断する制御手段とを有し、
   前記制御手段は、前記押付部材が前記ガラス基板の最大静止摩擦力に等しい荷重又はトルクを前記ガラス基板側に付与した後、前記ガラス基板が前記基準部材に押し当てられて、前記ガラス基板に付与する前記押付部材の荷重又はトルクが前記ガラス基板の動摩擦力より大きくなった時点をもって、前記ガラス基板の位置決めが完了したと判断することを特徴とする基板の位置決め装置。
5. 請求項４に記載の基板の位置決め装置において、
   前記基準部材、前記押付部材を、前記ガラス基板の側端部と同等の長さの平板状のものとするか、若しくは、前記ガラス基板の側端部と同等の長さのものに、前記ガラス基板の側端部に接触する少なくとも２つのピンを設けたものとすることを特徴とする基板の位置決め装置。
6. 請求項４又は請求項５に記載の基板の位置決め装置において、
   前記複数の支持ピンは、前記ガラス基板の対向する１対の辺の中央に各々配置した少なくとも１つの第１支持ピンと前記ガラス基板の他の対向する１対の辺に各々配置した少なくとも２つの第２支持ピンの少なくとも合計６つ以上の支持ピンから構成され、
   前記第１支持ピン及び前記第２支持ピンを、前記ガラス基板の４角を避けて、前記ガラス基板の周辺部に配置したことを特徴とする基板の位置決め装置。
7. ガラス基板の位置決め及び搬送を行う搬送装置であって、
   請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の基板の位置決め装置を備えたことを特徴とする搬送装置。
8. ガラス基板にプロセスを行うプロセス装置であって、
   請求項７に記載の搬送装置と、前記ガラス基板にプロセスを行う少なくとも１つのプロセスチャンバとを備え、
   前記ガラス基板は、前記基板の位置決め装置で位置決めされた後、前記プロセスチャンバに搬送されることを特徴とするプロセス装置。
9. ガラス基板にプロセスを行うプロセス装置であって、
   請求項７に記載の搬送装置と、前記ガラス基板に蒸着を行う少なくとも１つの蒸着チャンバとを備え、
   前記ガラス基板は、前記基板の位置決め装置で位置決めされた後、前記ガラス基板をマスクするマスク部材を保持する保持部材上に載置されて、前記蒸着チャンバに搬送されることを特徴とするプロセス装置。