JP4798512B2 - ガラス基板の異物除去装置およびその方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス基板の異物除去装置およびその方法に関し、詳しくは、ガラス基板の表面に付着した異物をドライアイスを利用して除去する技術に関する。

周知のように、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイなどの各種画像表示機器の製作に際しては、大型のガラス基板に対して複数の表示素子を形成した後に、各表示素子の区画ごとに分割する、いわゆる多面取りという手法が採用されるに至っている。そのため、ガラスメーカー等で製造されるガラス基板の大型化が推進されている現状がある。

この種のガラス基板は、成形後の板ガラスを矩形状かつ所定の大きさに切断した後、その切断端面を研削する処理などを行うことにより、ガラス基板製品として得られる。

このように、ガラス基板の製造工程には、切断工程や端面研削工程などが含まれるため、これらの加工工程を通じて、ガラスカレットと呼ばれるガラス粉が不可避的に発生する。このガラス粉は、ガラス基板の表面に付着してしばらくすると表面に固着し、水等を用いた通常の洗浄工程では除去が困難となる。そのため、この種のガラス粉を除去するべく、以下のような対策が講じられている。

すなわち、下記の特許文献１には、ガラス基板に対してドライアイス粒子をノズルより噴射し、ドライアイス粒子をガラス基板の表面に衝突させることにより、ガラス基板の表面に付着したガラスカレットを除去する手段が記載されている。また、同文献には、ガラス基板を所定の方向に搬送すると共に、当該搬送方向に逆らう方向にドライアイス粒子を噴射する旨が記載されている。また、同文献には、ノズルをガラス基板から所定の距離（５００ｍｍ〜１０００ｍｍ）だけ遠ざけてドライアイスを噴射する旨が記載されている。
特開２００６−３１５９３４号公報

上記特許文献１に開示の発明は、所定方向に搬送したガラス基板の表面に向けてドライアイス粒子を噴射したり、ノズルをガラス基板から相当の距離だけ離してドライアイス粒子を噴射する旨の記載からも分かるように、ガラスカレットの位置を特定してドライアイスを噴射することを意図したものではなく、単にガラス基板の表面にドライアイスが広く行き渡るように噴射しているに過ぎない。そのため、上述の洗浄方法では、ガラスカレットが存在しない領域に対してもドライアイスを噴射することになる。これでは、ドライアイスの消費量が増加し、コストが嵩む。

また、上述のようにノズルをガラス基板から大きく離したのでは、ガラスカレットに対するドライアイスの吹付け圧が弱まるため、ガラスカレットの除去効果が不十分となる。これでは、全てのガラスカレットを確実に除去し切れず、また、除去作業の効率も却って低下する。特に、微細なガラスカレットはガラス基板と強固に固着するため、上述の噴射態様では除去は困難である。

以上の事情に鑑み、本発明では、ガラス基板の表面に付着したガラスカレットの除去を効率よく低コストに実施すると共に、かかるガラスカレットを確実に除去することを技術的な課題とする。

前記課題の解決は、本発明に係るガラス基板の異物除去装置により達成される。すなわち、このガラス基板の異物除去装置は、ドライアイスを噴射するノズルを備え、ガラス基板の表面に向けてノズルからドライアイスを噴射することで表面に付着した異物を除去するガラス基板の異物除去装置において、ガラス基板の表面を走査して欠陥を検知する検知手段と、検知手段によって検知された欠陥の位置データに基づいて、ドライアイスを欠陥の位置に向けて噴射可能な所定位置にノズルを移動させるノズル移動手段と、欠陥を拡大して撮像し、撮像された欠陥が異物であるか否かを確認するための拡大撮像装置とを備えた点をもって特徴づけられる。なお、ここでいう『異物』には、ガラスカレットの他、塵埃や油脂汚れ等の有機不良物や研磨材など、ガラス基板の製造工程においてガラス基板の表面に付着する可能性のある全ての物体を意味するものとする。また、ここでいう『欠陥』には、上記した『異物』の他、ガラス基板の成形段階でその内部に形成された気泡や、同じく成形段階で内部に混入した不純物等を意味するものとする。

このように、本発明は、予め検知手段によりガラス基板に存在する欠陥を検知し、検知して得た欠陥の位置データに基づいて、異物が存在すると推測される箇所にピンポイントでドライアイスを噴射するようにした点を特徴の１つとする。また、検知した欠陥には、異物と異物でないものが混在する点に着目し、検知手段により検知した欠陥を拡大撮像装置により拡大して撮像し、撮像された欠陥が異物であるか否かを区別することで異物のみに集中してドライアイスを噴射できるようにした点を特徴の１つとする。

すなわち、上述の構成によれば、まず、検知手段によりガラス基板に存在する欠陥の位置が特定され、この特定された位置にて拡大撮像装置により当該欠陥が拡大して撮像される。そして、撮像された欠陥が異物であると確認された場合には、検知手段により予め検知された欠陥の位置データに基づいて、ノズル移動手段によりノズルが上記欠陥の位置に向けてドライアイスを噴射可能な所定位置に移動し、当該位置にてドライアイスが噴射される。これにより、異物のみを確実に除去することができる。また、検知手段により欠陥が検知されなかった領域や、検知された欠陥であっても異物でないと確認された位置に対してはドライアイスを噴射せずに済む。そのため、ドライアイスの噴射作業を短縮できると共にその消費量を低減して、異物の除去作業を効率良く低コストに実施することができる。

また、上記構成によれば、異物の位置を特定してこの異物に向けてピンポイントでドライアイスを噴射することができる。そのため、異物に対してノズルを近づけて噴射することができ、異物の除去効果を高めることができる。よって、ガラス基板の表面に付着する全ての異物を確実に除去することができる。また、異物が微細なガラスカレットのようにガラス基板に強固に付着したものであっても確実に除去することができる。

また、本発明に係るガラス基板の異物除去装置は、拡大撮像装置を、位置データに基づき欠陥を撮像可能な所定位置に移動させる撮像装置移動手段を備えたものであってもよい。

このように構成することで、検知された全ての欠陥を確実かつ短時間で撮像することができる。また、ノズルよりも先に、検知された欠陥を撮像可能な所定位置に拡大撮像装置を移動させることができるので、撮像された欠陥が異物でない場合にノズルを当該欠陥の位置にまで移動させる手間が省ける。

また、拡大撮像装置は、ノズル移動手段によりノズルと共に移動するように構成されていてもよい。

上記構成によれば、拡大撮像装置が検知された欠陥を撮像可能な位置にあるとき、ノズルを常に当該欠陥に向けてドライアイスを噴射できる位置におくことができる。そのため、異物と確認してからこの異物を除去するまでの時間を短縮することができる。また、拡大撮像装置の移動手段をノズルの移動手段と共通化することができるので、移動手段に要する設備スペースおよびコストが低減できる。

また、以上の構成に係るガラス基板の異物除去装置は、拡大撮像装置により撮像された画像を表示するための表示機器を備えたものであってもよい。

上記構成によれば、作業者が、表示機器に映し出された欠陥の拡大画像を視認し、除去可能な異物であるか否かを容易に判定することができる。従って、誤判定を防いで異物のみを確実に除去することができる。

一方、前記課題の解決は、本発明に係るガラス基板の異物除去方法によっても達成される。すなわち、このガラス基板の異物除去方法は、ドライアイスを噴射するノズルから、ガラス基板の表面に向けてドライアイスを噴射することで表面に付着した異物を除去するガラス基板の異物除去方法において、ガラス基板の表面を走査して欠陥を検知し、検知した欠陥の位置に向けてドライアイスを噴射可能な所定位置にノズルを移動させ、欠陥を拡大撮像装置により拡大して撮像し、撮影された欠陥が異物であるか否かを確認して、欠陥が異物であると確認されたとき、ノズルから異物に向けてドライアイスを噴射する点をもって特徴づけられる。

このような方法によれば、先に述べた本発明に係るガラス基板の異物除去装置についての事項と、同一の事項が当てはまり、故に当該装置による作用効果と同一の作用効果を得ることができる。

以上のように、本発明に係るガラス基板の異物除去装置およびその方法によれば、ガラス基板の表面に付着したガラスカレットの除去を効率よく低コストに実施することができると共に、かかるガラスカレットを確実に除去することができる。また、ガラスカレットだけでなくガラス基板の表面に付着する異物全般の除去についても、効率よく低コストに実施することができ、かつ、かかる異物を確実に除去することができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。

まず、図１に示す正面図に基づいて、本発明の一実施形態に係るガラス基板の異物除去装置の全体構成を説明する。ここでは、液晶ディスプレイ用のガラス基板の製造工程に本発明を適用する場合を例にとって説明する。

同図に示すように、本実施形態に係るガラス基板の異物除去装置１は、例えば素板ガラスから切り出され、所定の研磨処理および洗浄処理が施されたガラス基板２の表面に付着したガラスカレット等の異物３を除去するための装置である。詳細には、この異物除去装置１は、ガラス基板２を走査して、このガラス基板２に存在する欠陥を検知するための検知手段４と、ガラス基板２の表面に向けてドライアイスＤを噴射するドライアイス噴射装置５と、検知された欠陥の位置に向けてドライアイスＤを噴射可能な所定位置にドライアイス噴射装置５を移動可能とするノズル移動手段６と、上記欠陥を拡大して撮像し、撮像された欠陥が異物３であるか否かを確認するための顕微鏡７とを主に備える。

検知手段４は、本実施形態では、図２（ａ）に示すように、ガラス基板２の短辺の側方に配置され、短辺側の端面に向けてライン状の光Ｌを照射する光源１１と、光源１１から照射された光Ｌをガラス基板２の平面上方で受光する受光部１２とからなる。ここで、受光部１２は、ガラス基板２の長辺に沿って移動しながら光源１１からの光Ｌを受光できるように構成されている。そして、このように配置された光源１１から照射された光Ｌのうち、ガラス基板２の内部で反射し鉛直上方に逃げた光を受光部１２で受光し、その際の光量や光強度などの変化を検知することで欠陥の位置を特定できるようになっている。なお、光Ｌの照射態様や受光態様はこれに限らず、また、上記欠陥の二次元位置情報が検知できる限りにおいて任意の検知手段を使用することができる。

ドライアイス噴射装置５は、ドライアイスＤを特定の方向に向けて噴射するノズル５ａを下端に有している。また、このドライアイス噴射装置５は後述するノズル移動手段６によりその移動を制御されると共に、ノズル５ａがガラス基板２の表面に存在する異物３を斜め上方から指向するように制御される。ドライアイス噴射装置５には炭酸ガスを充填したガスボンベ８が接続されており、このガスボンベ８から供給された炭酸ガスをドライアイス噴射装置５中でドライアイスＤに生成し、生成したドライアイスＤをドライアイス噴射装置５のノズル５ａに向けて供給するように構成されている。なお、詳細は割愛するが、本実施形態では、生成されたドライアイスＤに適当な気体、例えば空気や窒素、不活性ガス等を混合し、当該ガスと混合した状態のドライアイスＤをノズル５ａを通じてガラス基板２上の異物３に向けて噴射するように構成されている。なお、供給する炭酸ガスや、炭酸ガスに混合する気体は、ガラス基板２への二次汚染を防止するために、フィルター等で清浄化され、なおかつ脱水された乾燥気体を用いるのが好ましい。

ノズル移動手段６は、検知手段４およびドライアイス噴射装置５に接続され、上記欠陥の位置データを検知手段４から取得し、取得した上記位置データに基づいて、ドライアイス噴射装置５（のノズル５ａ）を、検知されたガラス基板２の欠陥に向けてドライアイスＤを噴射可能な所定位置に移動させるように構成されている。

顕微鏡７は、上記欠陥（図１でいえば異物３）を撮像する対物レンズ７ａを有し、この対物レンズ７ａにより上記欠陥を撮像可能な位置に移動できるように構成されている。本実施形態では、顕微鏡７はノズル移動手段６に接続されており、検知手段４により取得した上記欠陥の位置データに基づいて、上記欠陥を撮像可能な位置に移動できるように構成されている。また、ドライアイス噴射装置５と顕微鏡７とが同じ移動手段（ノズル移動手段６）で移動できるようになっているため、顕微鏡７を、ノズル移動手段６によりドライアイス噴射装置５（のノズル５ａ）と共に移動させることも可能である。なお、この際、顕微鏡７の対物レンズ７ａの光軸と、ドライアイス噴射装置５のノズル５ａの指向軸とが、ガラス基板２の表面で交差するように、図１で言えば、異物３の位置で両軸が交差するように配置されるのが好ましい。

また、顕微鏡７には、顕微鏡７により撮像された上記欠陥の拡大画像を表示するためのディスプレイ９が接続されており、撮像された欠陥を作業者が視認できるようになっている。そして、ディスプレイ９に表示された欠陥の拡大画像に基づき、欠陥が異物３であるか否かを作業者が判断し、異物３である判断した場合には、例えば作業者の操作により、ドライアイスＤを異物３と判断された欠陥に向けて噴射できるようになっている。また、顕微鏡７により撮像された異物３にドライアイスＤを噴射した後にも、顕微鏡７を用いて異物３が確認された位置を作業者が再度拡大して観察できるようにしてもよい。このようにすることで、異物３が除去されたか否かの判定や、異物除去後のガラス基板２の表面の状態を確認してガラス基板２の良否判定を下すことが可能となる。

以下、上記構成の装置を用いたガラス基板の異物除去方法の一例を説明する。

まず、図２（ａ）に示すように配置された光源１１から固定状態のガラス基板２の端面に光Ｌを照射すると、光Ｌはガラス基板２の両平面で全反射を繰り返しながら照射側とは反対側の端面に伝播する。ここで、途中にガラスカレット等の異物あるいは気泡等の内部欠陥があると、当該欠陥部分で光Ｌが乱反射してその一部が受光部１２により受光される。そのため、光源１１からの光Ｌを、受光部１２をガラス基板２の長辺に沿った方向に走査させながら受光することで、例えば図２（ｂ）に示すように、欠陥１３に関する二次元位置データが得られる。この時点で得られた欠陥１３の位置データは、異物３だけでなく気泡などの内部欠陥に関する位置データを含んでいる。なお、既に述べた通りであるが、検知手段４におけるガラス基板２への光Ｌの照射方法および受光方法は上記方法には限定されず、例えば、ガラス基板２の表面での反射光の変化やガラス基板２を透過した光の変化を利用した公知の方法を用いてもよい。

このようにして得られた欠陥１３に関する位置データはノズル移動手段６に送られる。そして、この位置データに基づき、ドライアイス噴射装置５のノズル５ａが、当該欠陥１３に向けてドライアイスＤを噴射できる所定位置に移動されると共に、顕微鏡７が欠陥１３を上方から撮像可能な所定位置に移動される（図２（ｂ）を参照）。この場合もガラス基板２は固定状態にある。そして、この位置において顕微鏡７により欠陥１３を拡大して撮像し、撮像された欠陥１３の拡大画像を顕微鏡７に接続したディスプレイ９に表示する。ディスプレイ９に表示された欠陥１３の拡大画像は作業者によって視認され、かかる欠陥１３の種類が作業者によって確認される。そして、欠陥１３がガラスカレット等の異物３であると確認された場合、ドライアイス噴射装置５のノズル５ａから異物３に向けてドライアイスＤが噴射され（図１を参照）、これにより異物３がガラス基板２の表面から除去される。

その一方で、ディスプレイ９に拡大して表示された欠陥１３が異物ではないと判断された場合、すなわち、欠陥１３が気泡等の内部欠陥であると確認された場合、ノズル５ａより欠陥１３に向けてドライアイスＤの噴射を行わない。

このようにして、顕微鏡７およびドライアイス噴射装置５を予め検知した全ての欠陥１３近傍の所定位置に近い方から順に移動させていくと共に、顕微鏡７により撮像し、ディスプレイ９に表示された欠陥１３の拡大画像に基づき、欠陥１３が異物３であるか否かの確認を行う。これにより、全ての異物３に対してドライアイスＤの噴射がなされる一方で、気泡等の内部欠陥に対してはドライアイスＤを噴射することなく異物除去作業が終了する。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明に係るガラス基板の異物除去装置もしくはその方法は、本発明の範囲内において任意に変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、共通のノズル移動手段６を用いて顕微鏡７とドライアイス噴射装置５とを同期して移動させるようにしたが、両者を物理的に固定して（一体化して）移動させるようにしても構わない。あるいは、個別に移動手段を設け、顕微鏡７とドライアイス噴射装置５とで別々に移動させるようにしても構わない。すなわち、顕微鏡７を、検知手段４により得た欠陥１３の位置データに基づき欠陥１３を撮像可能な所定位置に移動させる撮像装置移動手段を設けることも可能である。

また、上記実施形態では、顕微鏡７により撮像された欠陥１３の拡大画像をディスプレイ９に表示し、これを作業者が視認することにより、欠陥１３の種類を判別するようにしたが、特に作業者の目視に限る必要はない。適切な判別基準を設定することが可能であるならば、例えば顕微鏡７で撮像することにより得られた欠陥１３の画像情報に対して所定の画像処理を施し、予め定めた判別基準に基づき、当該欠陥１３が異物３であるか否かを自動的に判別するようにしてもよい。そして、異物３であると判別した場合、ノズル５ａから異物３に向けてドライアイスＤを噴射するように設定してもよい。また、検知手段４は、顕微鏡７およびノズル移動手段６の位置から相当距離だけ離れた位置（例えば別工程）に設けられてもよい。

また、以上の説明では、本発明を液晶ディスプレイ用のガラス基板の製造工程に適用した場合を例にとって説明したが、本発明に係るガラス基板の異物除去装置およびその方法は、液晶ディスプレイ用のガラス基板の他に、プラズマディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ等の各種画像表示機器用のガラス基板や、各種電子表示機能素子や薄膜を形成するための基材として用いられるガラス基板のように、高い面精度あるいは清浄度が要求されるガラス基板の表面に付着した異物を除去するに際しても好適に利用することができる。

本発明の一実施形態に係るガラス基板の異物除去装置の全体構成を示す正面図である。 ガラス基板の異物除去工程を概念的に説明するための概略平面図であり、（ａ）はガラス基板に存在する欠陥の位置を検知する工程を説明するための平面図、（ｂ）は検知した欠陥が異物であるか否かを確認し、異物であると確認した場合に異物に向けてドライアイスを噴射する工程を説明するための平面図である。

符号の説明

１ ガラス基板の異物除去装置
２ ガラス基板
３ 異物
４ 検知手段
５ ドライアイス噴射装置
５ａ ノズル
６ ノズル移動手段
７ 顕微鏡
９ ディスプレイ
１３ 欠陥
Ｄ ドライアイス
Ｌ 光

Claims (5)

1. ドライアイスを噴射するノズルを備え、ガラス基板の表面に向けて前記ノズルから前記ドライアイスを噴射することで前記表面に付着した異物を除去するガラス基板の異物除去装置において、
   前記ガラス基板の前記表面を走査して欠陥を検知する検知手段と、
   前記検知手段によって検知された前記欠陥の位置データに基づいて、ドライアイスを前記欠陥の位置に向けて噴射可能な所定位置に前記ノズルを移動させるノズル移動手段と、
   前記欠陥を拡大して撮像し、該撮像された前記欠陥が前記異物であるか否かを確認するための拡大撮像装置とを備えたことを特徴とするガラス基板の異物除去装置。
2. 前記拡大撮像装置を、前記位置データに基づき前記欠陥を撮像可能な所定位置に移動させる撮像装置移動手段を備えた請求項１に記載のガラス基板の異物除去装置。
3. 前記拡大撮像装置は、前記ノズル移動手段により前記ノズルと共に移動する請求項１に記載のガラス基板の異物除去装置。
4. 前記拡大撮像装置により撮像された画像を表示するための表示機器を備えた請求項１から３の何れか１項に記載のガラス基板の異物除去装置。
5. ドライアイスを噴射するノズルから、ガラス基板の表面に向けて前記ドライアイスを噴射することで前記表面に付着した異物を除去するガラス基板の異物除去方法において、
   前記ガラス基板の前記表面を走査して欠陥を検知し、
   前記検知した欠陥の位置に向けてドライアイスを噴射可能な所定位置に前記ノズルを移動させ、
   前記欠陥を拡大撮像装置により拡大して撮像し、該撮影された前記欠陥が前記異物であるか否かを確認して、前記欠陥が前記異物であると確認されたとき、前記ノズルから前記異物に向けてドライアイスを噴射することを特徴とするガラス基板の異物除去方法。

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