JP5442030B2 - 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ワーク表面の異物研磨方法及び異物研磨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、上記洗浄工程と同様の洗浄を行うと、表面層に悪影響を与える。このため、図７に示すように、供給リールから研磨テープ８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８を研磨ヘッド１２で押し付けてワークＷ上の異物Ａを個別に研磨して修正する必要がある。

そのような場合、異物Ａの中心位置Ｘａにおいて研磨ヘッド１２によって異物Ａを押さえ付けながら研磨する。この方法では、最も異物Ａに対する基板Ｗへの押し付け圧力が強く、金属製などの硬質異物Ａは、研磨テープ８の繰り出し方向へ引きずられて基板Ｗ表面に傷Ｃを付けてしまい、パネル点灯にて致命的な欠陥となる。一方、図８に示すように、もろくて壊れやすい脆弱な樹脂などの脆質異物Ａ’を、その中心位置Ｘａで押さえ付けながら研磨すると、粉砕されて基板Ｗの上に飛散して残留してしまい、品質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、ワーク表面に硬質の異物や脆質の異物が付着した場合でも、品質を悪化させることなく研磨修正を効率よく行え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、研磨ヘッドの中心位置を異物中心位置に対してシフトさせるようにした。

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を選択する異物選択工程と、
上記選択された異物の中心である異物中心位置を特定し、該異物中心位置から、上記研磨テープの繰り出し方向と反対側へ上記研磨ヘッドの中心をずらす位置シフト工程とを含む構成とする。

上記の構成によると、位置シフト工程において、研磨ヘッドの中心を異物中心位置から、研磨テープの繰り出し方向と反対側へずらしているので、硬質の異物であっても、押さえ付けすぎてワーク表面を傷付けることなく、異物が研磨テープの繰り出し方向へ持ち上げられて研磨テープに付着し、そのまま巻取リールに巻き取られる。また、脆質の異物の場合、研磨ヘッドで押さえ付けた際に粉砕しても粉が研磨テープの繰り出し方向にすくい上げられるので、大部分が飛散せずに研磨テープに付着し、そのまま巻取リールに巻き取られる。一方、硬質でも脆質でもない通常の異物であれば、その異物の繰り出し方向と反対側が研磨され、繰り出し方向側が残っても、その後残りの部分を研磨すればよい。

第２の発明では、第１の発明において、
上記研磨により発生した研磨物は、上記研磨テープに付着したまま上記巻取リールに巻き取られる構成とする。

上記の構成によると、簡単な構成で、研磨できずにワーク上から剥がれた硬質の異物や粉砕された脆質異物の粉が容易に研磨テープに付着する。

第３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上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、
上記欠陥捕捉機構で得られた情報を基に修正が必要な異物を選択し、該選択された異物の中心である異物中心位置を特定し、該異物中心位置から、上記研磨テープの繰り出し方向と反対側へ上記移動装置により上記研磨ヘッドの中心をずらす制御装置とを備えている。

上記の構成によると、制御装置が、欠陥捕捉機構で補足した修正が必要な異物の中心位置に対し、移動装置により、研磨ヘッドの中心を、研磨テープの繰り出し方向と反対側へずらすので、硬質の異物であっても、押さえ付けすぎてワーク表面を傷付けることなく、異物が研磨テープの繰り出し方向へ持ち上げられて研磨テープに付着し、そのまま巻取リールに巻き取られる。また、脆質の異物の場合、研磨ヘッドで押さえ付けた際に粉砕しても粉が研磨テープの繰り出し方向にすくい上げられるので、大部分が飛散せずに研磨テープに付着し、そのまま巻取リールに巻き取られる。一方、硬質でも脆質でもない通常の異物であれば、その異物の繰り出し方向と反対側が研磨されるので、その後残りの部分を研磨すればよい。

第４の発明では、第３の発明において、
上記研磨テープは、弱粘着性の表層に研磨パウダーが仕込まれたものよりなり、研磨により発生した研磨物は、該研磨テープに付着したまま上記巻取リールに巻き取られるように構成されている。

上記の構成によると、簡単な構成で、研磨できずにワーク上から剥がれた硬質の異物や粉砕された脆質異物の粉の大部分が研磨テープに容易に付着する。

以上説明したように、本発明によれば、ワーク表面の欠陥情報を基に修正が必要な異物を選択し、この選択された異物の異物中心位置から、研磨テープの繰り出し方向と反対側へ研磨ヘッドの中心をずらすようにしたことにより、ワーク表面に硬質の異物や脆質の異物が付着した場合でも、品質を悪化させることなく研磨修正を効率よく行うことができる。

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。 研磨ヘッドをシフトさせて硬質異物を研磨する様子を説明する概略図である。 研磨ヘッドをシフトさせて脆質異物を研磨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硬質異物を研磨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脆質異物を研磨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、弱粘着性の表層に微粒子よりなる研磨パウダーが仕込まれたものよりなる。

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、前工程において異物研磨装置１とは別の装置に設けた欠陥捕捉機構１６で補足されたワーク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、周知の撮像手段により、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。詳細は図示しないが、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特定可能に構成されている。そして、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、図５及び図６に拡大して示すように、制御装置１４における自動モードのシーケンスにより、高さ計測機構１７等の検知結果から、異物Ａ，Ａ’の異物中心位置Ｘａを特定して、研磨ヘッド１２をシフトするように構成されている。

−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。ここでは、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。

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補足され、メインサーバ１５に保存される。この段階では、異物の高さは正確には補足されていない。

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に進んで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Ｓ１０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（欠陥捕捉工程）。

次いで、ステップＳ１１において、欠陥情報を基に修正が必要な異物を選択する（異物選択工程）。選択基準は、ワークＷに合わせて任意に設定される。

次いで、ステップＳ１２の高さ計測工程において、選択された異物の高さが、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。データはマップ状に入手される。

次いで、位置シフト工程に移り、ステップＳ１３において、選択された異物の異物中心位置Ｘａを特定する。例えば、欠陥情報の画像から異物中心位置Ｘａを認識したり、高さ計測機構１７で得られた高さデータのうち最も高い位置を異物中心位置Ｘａと認識したりする。

次いで、ステップＳ１４において、異物Ａ，Ａ’のシフトが必要か判定を行う。判定は、画像処理により、異物が研磨テープ８の処理能力を超える金属等の硬質異物Ａであるか、非常にもろい脆質樹脂等の脆質異物Ａ’であるかを判定する。例えば、予め異物Ａ，Ａ’の形状パターン等をインプットして画像認識して自動的に判定するようにすればよい。具体的には、欠陥情報で、高反射（白く見える）のものや、傷Ｃが発生しやすい傾向のある欠陥プロファイルをもつものを硬質異物Ａと認識するとよい。脆質異物Ａ’についても、粉砕される傾向のある欠陥プロファイルをもつものを脆質異物Ａ’と認識するとよい。また、硬質異物Ａや脆質異物Ａ’でない場合には、シフトは必要ないので、ステップＳ１５において、研磨ヘッド１２の目標中心Ｘを異物中心位置Ｘａに設定する。一方、異物が硬質異物Ａや脆質異物Ａ’のときには、ステップＳ１６において、研磨ヘッド１２の目標中心Ｘを異物中心位置Ｘａから研磨テープ８の繰り出し方向と反対方向（図５及び図６の右方向）へＹだけシフトする（ずらす）。Ｙの大きさは任意であり、異物Ａ，Ａ’の形状、特性等により個別に設定してもよいが、工程の簡略化のために例えば１００μｍと一定にすればよい。

次いで、ステップＳ１７において、研磨ヘッド１２の中心を目標中心Ｘにセンタリングする。

次いで、ステップＳ１８において研磨修正が行われる。この研磨修正では、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。

硬質異物Ａの場合、図５に示すように、位置シフト工程において、研磨ヘッド１２の目標中心Ｘを異物中心位置Ｘａから、研磨テープ８の繰り出し方向と反対側へ１００μｍずらしているので、硬質異物Ａを押さえ付けすぎてワークＷの表面を傷付けることはなく、硬質異物Ａが研磨テープ８の繰り出し方向へ持ち上げられて研磨テープ８に付着し、そのまま巻取リール１０に巻き取られる。

また図６に示すように、脆質異物Ａ’の場合も、研磨ヘッド１２の目標中心Ｘを異物中心位置Ｘａから、研磨テープ８の繰り出し方向と反対側へ１００μｍずらしているので、研磨ヘッド１２で押さえ付けた際に粉砕しても、発生した粉の大部分が研磨テープ８の繰り出し方向にすくい上げられるので、飛散せずに研磨テープ８に付着し、そのまま巻取リール１０に巻き取られる。

一方、ステップＳ１４において硬質異物Ａや脆質異物Ａ’と認識した異物が実際には硬質でも脆質でもない通常の異物であれば、その異物がワークＷ上に残ったまま繰り出し方向と反対側が研磨され得る。この場合にも、研磨物（削りくず）は研磨テープ８に付着し、そのまま巻取リール１０に巻き取られる。

次いで、再びステップＳ１９において、再び高さ計測工程が行われ、研磨修正後の高さが計測される。

そして、ステップＳ２０において、研磨が不十分であり、高さが例えば３μｍ以上あれば、まだ研磨修正が必要であると判断して再びステップＳ１８に戻って研磨修正が行われる。研磨前に残った異物に対してセンタリングをしてから研磨修正を行ってもよい。高さが３μｍ未満であれば、ステップＳ２１に進む。図示していないが、同じ座標でステップＳ１８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、研磨を中止するようにすればよい。

ステップＳ２１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Ｓ１１に戻って別の異物が選択され、それ以降の工程が繰り返される。一方、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Ｓ２２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、ワークＷ上の異物が硬質異物Ａや脆質異物Ａ’であっても、ワークＷの表面に傷Ｃを付けたり、研磨物が粉砕されて飛散しワークＷの表面に付着することはないので、従来に比べて品質が格段に向上する上に、必要以上に製造ラインが止まらないので、生産効率が向上する。

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、ワークＷの表面に硬質異物Ａや脆質異物Ａ’が付着した場合でも、品質を悪化させることなく研磨修正を効率よく行えるようにすることができる。

（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。

以上説明したように、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異物研磨装置について有用である。

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 (2)

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を選択する異物選択工程と、
   上記選択された異物の中心である異物中心位置を特定し、該異物中心位置から、上記研磨テープの繰り出し方向と反対側へ上記研磨ヘッドの中心をずらす位置シフト工程と、
   上記研磨ヘッドの中心をずらした状態で上記異物を研磨する研磨修正工程とを含み、
   上記研磨により発生した研磨物を上記研磨テープの弱粘着性の表層に付着させたまま上記巻取リールに巻き取る
   ことを特徴とするワーク表面の異物研磨方法。
2. 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ワーク表面の異物を研磨する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、
   上記欠陥捕捉機構で得られた情報を基に修正が必要な異物を選択し、該選択された異物の中心である異物中心位置を特定し、該異物中心位置から、上記研磨テープの繰り出し方向と反対側へ上記移動装置により上記研磨ヘッドの中心をずらす制御装置とを備え、
   上記研磨テープは、弱粘着性の表層に研磨パウダーが仕込まれたものよりなり、研磨により発生した研磨物は、該研磨テープに付着したまま上記巻取リールに巻き取られるように構成されている
   ことを特徴とする異物研磨装置。

Images