JP5372169B2 - ワーク表面の異物研磨方法及び異物研磨装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワーク表面の異物を研磨して修正する異物研磨方法及びその装置に関するものである。

従来より広く利用されているカラー液晶表示装置は、カラーフィルタ基板と、アレイ基板との２つのガラス基板の間に液晶が封入されている。カラーフィルタ基板のカラーフィルタ素子上に透明電極膜が形成されているが、カラーフィルタ基板を製造する際に、基板表面上に衣類等から発生する各種繊維、作業者等の皮膚組織、金属片、ガラス片等の異物が付着すると、突起状の欠陥が形成される。このような突起状欠陥が発生すると、欠陥が対向電極と接触し、その部分で画像が形成されない不具合が生じる。このため、例えば、特許文献１のように、カラーフィルタの製造工程において、欠陥検査装置により突起状欠陥の形状及びアドレスを検出し、修正工程において突起状欠陥を修正又は除去することが行われている。

特開２００８−２９０１６６号公報

ところで、アレイ基板においても異物の発生は問題となるので、通常、レジスト塗布工程の前にブラシスクラブや超音波洗浄などで基板表面全体を洗浄する工程が行われている。

しかしながら、レジスト塗布工程の後には、表面層に悪影響を与えるので、上記洗浄工程と同様の洗浄を行うことができない。このため、供給リールから研磨テープを繰り出すと共に、巻取リールで巻き取りながら、供給リールと巻取リールとの間の研磨テープを研磨ヘッドで押し付けてワーク表面の異物を個別に研磨して修正する必要がある。

そのような場合に、異物が大きく、かく高硬度の場合、摩擦研磨装置の処理能力の関係で、時間をかけて少しずつ研磨することができないので、時間当たりの研磨量を大きくする必要がある。このため、図５に示すように、研磨ヘッド１２で大型で高硬度の異物Ａを押さえ付けると、異物Ａを研磨できずに基板Ｗ上で引きずって基板Ｗ表面に傷Ｃを作ってしまう場合がある。また、図６に示すように、研磨テープ８の研磨能力以上に速く研磨させようとして研磨ヘッド１２を強く押し付けることにより、研磨テープ８を切断してしまう場合がある。そうすると、作業者が異物研磨装置を停止させて研磨テープ８を交換したり、モニタを見て研磨を続けるか否かを判断したりして作業を中断しなければならないという問題が発生する。また、切断された研磨テープ８が基板Ｗ表面に接触すると、品質が悪化する。このような症状を防ぐために大きな異物Ａは全て研磨対象から外すことになり、修正可能なものでも修正できず、作業者が個別に研磨を続けるかどうかを判断しなければならない場合が起こる。そうすると、ラインが止まって効率が悪化するという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ワーク表面に大型かつ高硬度の異物が付着した場合でも、処理能力を極力落とさず、かつ研磨テープの破断や引きずり傷の発生を防止することができるようにすることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、自動的に修正が必要な異物を判定し、その異物を少し削ってみて実際に削れるかどうかを判定するようにした。

具体的には、第１の発明では、
供給リールから研磨テープを繰り出すと共に、巻取リールで巻き取りながら、該供給リールと巻取リールとの間の研磨テープを研磨ヘッドで押し付けてワーク表面の異物を研磨して修正するワーク表面の異物研磨方法を対象とする。

そして、上記異物の研磨方法は、
上記ワーク表面の欠陥を捕捉し、修正のための情報を作成する欠陥捕捉工程と、
上記情報を基に修正が必要な異物の高さを計測する高さ計測工程と、
上記計測した高さが、第１基準未満のときには、通常の研磨工程に移り、第１基準以上第２基準未満のときには、仮研磨工程に移り、第２基準以上のときには、研磨しない判定をする高さ判定工程とを含み、
上記仮研磨工程では、所定量のみ上記研磨ヘッドを下降させて上記異物を研削し、該異物の高さに変化が生じたかを調べ、高さに変化が生じたときには、上記通常の研磨工程に移り、高さに変化が生じないときには、研磨しない構成とする。

上記の構成によると、欠陥捕捉工程による情報を基に異物の位置、サイズ等を確認し、その異物の高さを計測後、高さが第１基準よりも低い異物であれば、通常の研磨であっても引きずり傷、テープ破損等の問題がほとんど発生しないので、そのまま通常の研磨工程に移る。逆に高さが第２基準以上の大きすぎる異物であれば、異物研磨装置の能力の関係で研磨を行うことができないので、最初から研磨を行わずに装置を停止させる。そして、第１基準以上第２基準未満のときには、仮研磨工程に移る。この仮研磨工程で、研磨テープが破損したり、異物を引きずったりしない程度の所定量だけ研磨ヘッドを降下させ、異物を削ってみる。そして、再び高さを計測して高さが変化していれば、研磨可能であると判断して通常の研磨工程に移って研磨を行う。高さに変化がなければ、硬度が高すぎて研磨テープの処理能力を超えているので、研磨を中止させる。これらの判定を自動で行うので、異物研磨装置を必要以上に停止させることがなく、従来に比べて格段に工程時間が短くなる。そして、研磨テープの処理能力を超えて研磨を行うことがないので、研磨テープの破断や引きずり傷が発生しない。

第２の発明では、第１の発明において、
上記ワークは、ポリイミド樹脂膜を形成後のガラス基板とする。

すなわち、ポリイミド樹脂膜を形成後のガラス基板は、表面層保護のために、ブラシスクラブや超音波洗浄などで基板表面全体を洗浄することができないが、上記の構成によると、ワーク表面に大型かつ高硬度の異物が付着した場合でも、個別に対応可能であるので、異物研磨装置を必要以上に停止させることがなく、従来に比べて工程時間が短くなり、また、研磨テープの処理能力を超えて研磨を行うことがないので、研磨テープの破断や引きずり傷が発生しない。

第３の発明では、第１又は第２の発明において、
上記第１基準は、１０μｍであり、
上記第２基準は、５０μｍである。

上記の構成によると、高さが１０μｍ未満の小さい異物であれば、通常の研磨工程で十分研磨可能であり、仮に高硬度であっても、研磨スピードを必要以上に上げる必要がなく、研磨テープが切れたり、異物がずれてしまって基板上に傷を残す可能性が限定される。高さが５０μｍよりも大きな異物であれば、仮に低硬度であっても何度も研磨しなければならず、非効率的であり、最初から研磨しないという判断が行える。

第４の発明では、
ワークが載置されるワークステージと、
研磨テープが巻かれた供給リールと、
該研磨テープを巻き取る巻取リールと、
該供給リールと巻取リールとの間に配置され、該研磨テープを上記ワークに対して押し付ける研磨ヘッドと、
該研磨ヘッドを上記ワーク表面の任意の位置に移動させる移動装置とを備えた異物研磨装置を対象とする。

そして、上記異物研磨装置は、
上記ワーク表面の欠陥を捕捉し、修正のための情報を作成する欠陥捕捉機構と、
上記情報を基に修正が必要な異物の高さを計測する高さ計測機構と、
上記計測した高さが、第１基準未満のときには、通常の研磨工程に移り、第１基準以上第２基準未満のときには、仮研磨工程に移り、第２基準以上のときには、研磨しない判定をし、上記仮研磨工程では、上記移動装置により所定量のみ上記研磨ヘッドを下降させて上記異物を研削し、該異物の高さに変化が生じたかを調べ、高さに変化が生じたときには、上記通常の研磨工程に移り、高さに変化が生じないときには、研磨しない制御装置とを備えている。

上記の構成によると、上記第１の発明と同様に、異物の高さから自動的に次にどの工程に移るかを判断可能であり、作業者の余計な手間を省くことができ、従来に比べて工程時間の短縮が行えると共に、研磨テープの破断や引きずり傷が発生しない品質の安定した研磨が行える異物研磨装置が得られる。

以上説明したように、本発明によれば、欠陥捕捉工程で捕捉した研磨が必要な異物の高さを計測し、第１基準よりも低い異物であれば通常の研磨を行い、第２基準以上の大きすぎる異物であれば研磨をせず、第１基準以上第２基準未満のときには仮研磨工程で所定量だけ研磨ヘッドを降下させ、研磨可能であるか否かを判定するようにしたことにより、ワーク表面に大型かつ高硬度の異物が付着した場合でも、処理能力を極力落とさず、かつ研磨テープの破断や引きずり傷の発生を防止することができる。

本発明の実施形態にかかるワーク表面の異物研磨方法を示すフローチャートである。 異物研磨装置の概略を示す斜視図である。 研磨テープカセットを拡大して示す正面図である。 液晶表示装置の製造工程における修正工程周辺の概略を示すフローチャートである。 従来の異物研磨装置によって引きずり傷が発生する様子を説明する概略図である。 従来の異物研磨装置によって研磨テープの破断が発生する様子を説明する概略図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図２に本発明の実施形態にかかる異物研磨装置１を示し、この異物研磨装置１は、例えばフレーム構造よりなるベース部２を備え、このベース部２の上面にワークＷが載置される平坦なワークステージ３が設けられている。例えば、本実施形態では、ワークＷは、ポリイミド樹脂膜を形成後のアレイ基板とする。このワークステージ３に複数の貫通孔（図示せず）を設け、空気を吸引することにより、ワークＷをワークステージ３上に固定するようになっている。

ワークステージ３上には、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向にヘッド本体４を移動可能に支持する移動装置５が設けられている。移動装置５は、ベース部２の対向する側面にＹ方向に沿って配置された一対のレール部５ａと、このレール部５ａ上をＹ方向に沿って移動し、ヘッド本体４をＸ方向及びＺ方向に移動可能に支持するガントリ部５ｂと、図示しない複数のモータとを備え、ワークステージ３上の任意の位置にヘッド本体４を移動可能に構成されている。

ヘッド本体４は、図３に示す研磨カセット７を備えている。この研磨カセット７は、通常のオーディオテープと同様の形状を有し、研磨テープ８が巻かれた供給リール９と、この研磨テープ８を巻き取る巻取リール１０とを備えている。これら供給リール９と巻取リール１０とは、ヘッド本体４に設けられたモータ（図示せず）により駆動され、両リール９，１０の間には、研磨テープ８をガイドする一対のガイドローラ１１と、これら一対のガイドローラ１１間に配置され、研磨テープ８をワークＷに対して押し付ける研磨ヘッド１２とが設けられている。研磨テープ８は、弱粘着性の表層に研磨パウダーが仕込まれたものであり、研磨により発生した研磨物の大部分は、研磨テープ８に付着したまま研磨カセット７に取り込まれるようになっている。研磨ヘッド１２の下面には、突起１２ａが形成され、この突起１２ａに接する研磨テープ８を研磨対象物に押し付けて異物の研磨を行うように構成されている。

図２に示すように、異物研磨装置１は、ベース部２の任意の位置に制御装置１４を備え、この制御装置１４がメインサーバ１５につながれている。メインサーバ１５には、前工程において欠陥捕捉機構１６で捕捉されたワークＷ表面の欠陥のサイズ、位置などの欠陥修正のための欠陥情報が保存されている。欠陥捕捉機構１６の構成は特に限定されないが、周知の画像処理により、ワークＷ表面上を走査可能とすればよい。

そして、ヘッド本体４の研磨カセット７の近傍には、ワークＷ表面の異物の高さを計測する高さ計測機構１７が設けられている。この高さ計測機構１７は、公知のデジタル・マイクロミラー・デバイス（Digital Micromirror Device）を備えている。このデジタル・マイクロミラー・デバイスは、図示しない多数の微小鏡面（マイクロミラー）を平面に配列した表示素子の一種であり、いわゆる共焦点方式により、各座標における異物の高さの分布を把握可能に構成されている。制御装置１４によって、メインサーバ１５に保存された欠陥情報を基に修正が必要な異物のところにヘッド本体４を移動させ、高さ計測機構１７で異物の高さを計測するように構成されている。

そして、制御装置１４は、自動モードのシーケンスにより、欠陥捕捉機構１６で得られた欠陥情報を基に、予め設定された第１基準及び第２基準で高さ判定をし、その判定結果を基に異物研磨装置１を制御するように構成されている。第１及び第２基準は、異物研磨装置１の研磨能力に合わせて任意に設定すればよいが、例えば第１基準を１０μｍとし、第２基準を５０μｍとするのが望ましい。

−ワーク表面の異物研磨方法−
次に、本実施形態にかかるワークＷ表面の異物研磨方法について説明する。ワークＷは、ポリイミド樹脂膜を形成後のアレイ基板とする。

図４に示すように、まず最初にステップＳ０１の欠陥捕捉工程において、欠陥捕捉機構１６によってポリイミド樹脂膜を形成後のアレイ基板上の欠陥捕捉を行う。これにより、基板上の修正が必要な異物の位置及び大きさが捕捉され、メインサーバ１５に保存される。この段階では、高さは正確には捕捉されていない。

次いで、ステップＳ０２において、欠陥情報（異物の位置、サイズ等）を基に、異物研磨が必要かを判定する。欠陥がない又は研磨の必要がない欠陥である場合には、ステップＳ０３に進み、合格品カセット収納工程に進み、ステップＳ０４において、通常の製造ラインにのってカラーフィルタ基板（図示せず）と貼り合わせられる。一方、研磨が必要な欠陥が存在する場合には、ステップＳ０５において、修正向けカセット収納工程に進む。そこで、欠陥のあるアレイ基板が、修正工程に向かうカセットに収納され、ステップＳ０６で修正工程に投入される。

図１に示す修正工程では、制御装置１４が自動モードのシーケンスにしたがって異物研磨装置１を制御する。まず最初にステップＳ１１において、異物研磨装置１がメインサーバ１５から欠陥情報を取得する
次いで、ステップＳ１２において、異物サイズの判定を行う。異物の平面視での最大サイズが１０μｍ未満であれば、通常の研磨工程で十分研磨可能であり、仮に高硬度であっても、研磨テープ８が切れたり、異物がずれてしまって基板上に傷を残す可能性が限定されるので、ステップＳ１３に進んで通常の研磨工程が行われる。１０μｍ以上５０μｍ未満であれば、ステップＳ１４に進み仮研磨工程が行われる。５０μｍ以上であれば、仮に低硬度であっても何度も研磨しなければならず、非効率的であり、最初から研磨しないという判断が行えるので、ステップＳ１５に進み、研磨せず、例えば異物研磨装置１が停止され、警報等により、作業者に通知される。

ステップＳ１３の通常研磨工程では、まず、移動装置５により、異物に対してセンタリングが行われる。

次いで、ステップＳ１６の高さ計測工程において、センタリングされた異物の中央の高さが、デジタル・マイクロミラー・デバイスによって正確に計測される。

次いで、ステップＳ１７において通常研磨工程が行われる。通常研磨工程では、供給リール９から研磨テープ８を繰り出すと共に、巻取リール１０で巻き取りながら、これら供給リール９と巻取リール１０との間の研磨テープ８を研磨ヘッド１２で押し付けてワークＷ表面の異物を研磨して修正する。押し込み量は、アレイ基板の平均的な表面を基準とし、その基準から１〜２μｍ程度の高さまで研磨テープ８を走行させる。

次いで、再びステップＳ１８において、高さ計測工程が行われ、通常研磨後の高さが計測される。

そして、ステップＳ１９において、高さが例えば３μｍ以上あれば、まだ研磨が必要であると判断して再びステップＳ１７に戻って通常研磨が行われる。高さが３μｍ未満であれば、ステップＳ２０に進む。図示していないが、同じ座標でステップＳ１７を複数回繰り返しても、高さに変化がなければ、それ以上研磨しても効果はないと判断し、ステップ１５又はステップＳ２０に飛ぶようにすればよい。

一方、仮研磨工程では、まずステップＳ１４において、移動装置５により、異物のセンタリングが行われる。

次いで、ステップＳ２２の高さ計測工程で、センタリングされた異物の、その座標での高さが計測される。

次いで、ステップＳ２３において、研磨テープ８を繰り出しながら、移動装置５により、研磨テープ８が破断しないように、ゆっくりとＺ方向に例えば１〜２μｍだけ研磨ヘッド１２を下降させる。

次いで、研磨ヘッド１２の下降を停止してステップＳ２４で再び高さ計測を行う。

次いで、ステップＳ２５において、高さに変化があるかを判定する。ステップＳ２２で計測した高さよりもステップＳ２５で計測した高さが低ければ、研磨テープ８によって異物が研磨可能であるので、ステップＳ１７に進み、上述した通常研磨工程に移る。高さが減少していなければ、硬度が高すぎるなどの理由により、研磨テープ８による研磨が不可能と判断してステップＳ１５に進んで研磨を行わない。

ステップＳ２０では、欠陥情報を基に未修正の欠陥がないか判定され、未修正の欠陥がある場合には、ステップＳ１２に戻って異物サイズの判定以降の工程が繰り返され、未修正の欠陥がなくなれば、研磨修正を全て行えたと判断してステップＳ２１で、ステップＳ０４の貼り合わせ工程に投入される。

このように、修正工程を自動で行うので、異物研磨装置１を必要以上に停止させる必要がなく、従来に比べて格段に工程時間の短縮が行える。

したがって、本実施形態にかかるワークＷ表面の異物研磨方法及び異物研磨装置１によると、アレイ基板上に大型かつ高硬度の異物が付着した場合でも、処理能力を極力落とさず、かつ研磨テープ８の破断や引きずり傷の発生を防止することができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

すなわち、上記実施形態では、ワークＷは、液晶表示装置におけるポリイミド樹脂膜を形成後のアレイ基板としたが、これに限定されず、ポリイミド樹脂膜を形成前のアレイ基板でもよく、カラーフィルタ基板でもよい。さらには、液晶表示装置以外のプラズマディスプレイの基板等でも適用可能である。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

１ 異物研磨装置
３ ワークステージ
５ 移動装置
８ 研磨テープ
９ 供給リール
１０ 巻取リール
１２ 研磨ヘッド
１４ 制御装置
１６ 欠陥捕捉機構
１７ 高さ測定機構

Claims (4)

1. 供給リールから研磨テープを繰り出すと共に、巻取リールで巻き取りながら、該供給リールと巻取リールとの間の研磨テープを研磨ヘッドで押し付けてワーク表面の異物を研磨して修正するワーク表面の異物研磨方法であって、
   上記ワーク表面の欠陥を捕捉し、修正のための情報を作成する欠陥捕捉工程と、
   上記情報を基に修正が必要な異物の高さを計測する高さ計測工程と、
   上記計測した高さが、第１基準未満のときには、通常の研磨工程に移り、第１基準以上第２基準未満のときには、仮研磨工程に移り、第２基準以上のときには、研磨しない判定をする高さ判定工程とを含み、
   上記仮研磨工程では、所定量のみ上記研磨ヘッドを下降させて上記異物を研削し、該異物の高さに変化が生じたかを調べ、高さに変化が生じたときには、上記通常の研磨工程に移り、高さに変化が生じないときには、研磨しない
   ことを特徴とするワーク表面の異物研磨方法。
2. 請求項１に記載のワーク表面の異物研磨方法において、
   上記ワークは、ポリイミド樹脂膜を形成後のガラス基板である
   ことを特徴とするワーク表面の異物研磨方法。
3. 請求項１又は２に記載のワーク表面の異物研磨方法において、
   上記第１基準は、１０μｍであり、
   上記第２基準は、５０μｍである
   ことを特徴とするワーク表面の異物研磨方法。
4. ワークが載置されるワークステージと、
   研磨テープが巻かれた供給リールと、
   該研磨テープを巻き取る巻取リールと、
   該供給リールと巻取リールとの間に配置され、該研磨テープを上記ワークに対して押し付ける研磨ヘッドと、
   該研磨ヘッドを上記ワーク表面の任意の位置に移動させる移動装置とを備えた異物研磨装置であって、
   上記ワーク表面の欠陥を捕捉し、修正のための情報を作成する欠陥捕捉機構と、
   上記情報を基に修正が必要な異物の高さを計測する高さ計測機構と、
   上記計測した高さが、第１基準未満のときには、通常の研磨工程に移り、第１基準以上第２基準未満のときには、仮研磨工程に移り、第２基準以上のときには、研磨しない判定をし、上記仮研磨工程では、上記移動装置により所定量のみ上記研磨ヘッドを下降させて上記異物を研削し、該異物の高さに変化が生じたかを調べ、高さに変化が生じたときには、上記通常の研磨工程に移り、高さに変化が生じないときには、研磨しない制御装置とを備えている
   ことを特徴とする異物研磨装置。

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